JP2019089769A - Protein tag, tagged protein and protein purification method - Google Patents

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Abstract

To provide standard peptides for mass spectrometry for proteins to be subjected to mass spectrometry which makes it possible to easily recover proteins in high yield, and in which technology that enables comprehensive protein purification has been applied.SOLUTION: Provided is a standard peptide for mass spectrometry of a target protein that is a peptide mixture comprising a tagged peptide obtained by trypsinizing a fusion protein of a target protein of mass spectrometry and a protein tag consisting of a particular amino acid sequence derived from MafG protein.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、プロテインタグ、タグ化タンパク質及びタンパク質精製方法等に関する。より詳しくは、組換えタンパク質を不溶化させることで簡便な回収を可能とするタンパク質タグ等に関する。   The present invention relates to protein tags, tagged proteins, protein purification methods and the like. More specifically, the present invention relates to a protein tag or the like that can be conveniently recovered by insolubilizing a recombinant protein.

従来、組換えタンパク質の精製は、目的とするタンパク質をアフィニティタグとの融合タンパク質として発現させ、アフィニティタグが他の分子との間で示す特異的親和性を利用して可溶画分から融合タンパク質を単離することによって行われている。アフィニティタグは、目的タンパク質の可溶性を高め、融合タンパク質を可溶化させて発現させるためにも機能する。   Conventionally, purification of a recombinant protein is carried out by expressing the protein of interest as a fusion protein with an affinity tag, and utilizing the specific affinity which the affinity tag exhibits with other molecules, the fusion protein can be isolated from the soluble fraction It is done by isolation. The affinity tag also functions to enhance the solubility of the target protein and to solubilize and express the fusion protein.

アフィニティタグとしては、Hisタグ(ヒスチジンタグ)、GSTタグ(グルタチオン−S−トランスフェラーゼタグ)、MBPタグ(マルトース結合タンパク質タグ)及びFLAGタグなどが汎用されている。Hisタグは、ヒスチジン残基を6〜10個程度含むペプチドであり、ニッケルなどの金属イオンと特異的に結合する。GSTタグ及びMBPタグは、それぞれグルタチオン及びマルトースといった低分子化合物と特異的に結合する。   As affinity tags, His tag (histidine tag), GST tag (glutathione-S-transferase tag), MBP tag (maltose binding protein tag), FLAG tag, etc. are widely used. The His tag is a peptide containing about 6 to 10 histidine residues, and specifically binds to a metal ion such as nickel. GST tag and MBP tag specifically bind to low molecular weight compounds such as glutathione and maltose, respectively.

例えば、ニッケルイオンを固定化したキレート樹脂にHisタグでタグ化されたタンパク質の溶液を通流させて吸着させる。続いて、樹脂にニッケルイオン、又はイミダゾールなどのニッケルイオンと結合する低分子化合物を通流させれば、吸着された融合タンパク質を溶出させて回収することができる。   For example, a nickel ion-immobilized chelate resin is allowed to flow through and adsorb a solution of a His-tagged protein. Subsequently, when the resin is allowed to flow through nickel ion or a low molecular weight compound that binds to nickel ion such as imidazole, the adsorbed protein can be eluted and recovered.

FLAGタグは、抗原抗体反応を利用したタグ(エピトープタグ)であり、FLAGタグでタグ化されたタンパク質は、抗FLAG抗体と結合させることによって可溶画分から単離できる。エピトープタグとしては、他にmycタグ及びHAタグなどがあり、上述のHisタグやGSTタグもエピトープタグとしての使用が可能である。   The FLAG tag is a tag using an antigen-antibody reaction (epitope tag), and a FLAG tag-tagged protein can be isolated from the soluble fraction by binding to an anti-FLAG antibody. Other epitope tags include myc tag and HA tag, and the above-mentioned His tag and GST tag can also be used as epitope tags.

また、これらのアフィニティタグにおいては、プロテアーゼ処理によって融合タンパク質を目的タンパク質とタグとに切断し、目的タンパク質からタグを切り離すことができるように設計することも行われている。例えば、タグを介して樹脂に吸着された融合タンパク質をプロテアーゼ処理し、目的タンパク質とタグとの間を切断すれば、目的タンパク質のみを樹脂から遊離させて回収することができる。   In these affinity tags, it is also designed to cleave the fusion protein into a target protein and a tag by protease treatment so that the tag can be separated from the target protein. For example, if a fusion protein adsorbed to a resin through a tag is treated with a protease and cleaved between the target protein and the tag, only the target protein can be released from the resin and recovered.

特許文献1には、HisタグとFLAGタグとから成る複合タグで標識したタンパク質をニッケル結合担体及び抗FLAG抗体結合担体と特異的に反応させてタンパク質を分離精製する技術が開示されている。また、特許文献2には、セルロース分解酵素のセルロース結合領域を含むペプチド鎖をアフィニティタグとして用い、プロテアーゼ処理により融合タンパク質からタグを分離して目的タンパク質を回収する方法が記載されている。   Patent Document 1 discloses a technique for specifically reacting a protein labeled with a composite tag consisting of a His tag and a FLAG tag with a nickel binding carrier and an anti-FLAG antibody binding carrier to separate and purify the protein. In addition, Patent Document 2 describes a method of recovering a target protein by separating a tag from a fusion protein by protease treatment using a peptide chain containing a cellulose binding region of a cellulolytic enzyme as an affinity tag.

特開2003−292500号公報Unexamined-Japanese-Patent No. 2003-292500 特開平6−277088号公報Japanese Patent Laid-Open No. 6-277088

"Human protein factory for converting the transcriptome intoan in vitro-expressed proteome." Goshima,N., et al., Nature Methods. 2008, Vol.5, No.12, p.1011-1017Goshima, N., et al., Nature Methods. 2008, Vol. 5, No. 12, p. 1011-1017 "Human protein factory for converting the transcriptome into an in vitro expressed proteine." "Molecular Cloning,SECOND EDITION", 1989, 17.37-17.41, Cold Spring Harbor Laboratory Press"Molecular Cloning, SECOND EDITION", 1989, 17.37-17.41, Cold Spring Harbor Laboratory Press "CURRENT PROTOCOLS IN MOLECULAR BIOLOGY", 1990, Vol.2 UNIT 16.5-16.5.4 CURRENT PROTOCOLS"CURRENT PROTOCOLS IN MOLECULAR BIOLOGY", 1990, Vol. 2 UNIT 16.5-16.5.4 CURRENT PROTOCOLS

従来のアフィニティタグを用いたタンパク質精製は、アフィニティタグの特異的親和性を利用して可溶画分から融合タンパク質を単離するため、融合タンパク質を可溶性を有する状態で発現させ、可溶画分中に分画する必要がある。また、融合タンパク質中のアフィニティタグが他の分子との特異的親和性を維持している必要がある。   Since conventional protein purification using affinity tag isolates the fusion protein from the soluble fraction using the specific affinity of the affinity tag, the fusion protein is expressed in a soluble state and in the soluble fraction Need to be fractionated. In addition, the affinity tag in the fusion protein needs to maintain specific affinity with other molecules.

しかし、目的とするタンパク質によっては可溶化させ難いものがあり、タンパク質間で可溶化率にも大きな差がある。また、融合タンパク質中のアフィニティタグが、目的タンパク質の影響を受けて他の分子と十分な親和性を発揮できない場合もある。   However, depending on the target protein, it is difficult to solubilize, and there is a large difference in solubilization rate among the proteins. Also, in some cases, the affinity tag in the fusion protein can not exert sufficient affinity with other molecules under the influence of the target protein.

そのため、従来のアフィニティタグを用いたタンパク質精製では、融合タンパク質の可溶性の程度(可溶化率)やアフィニティタグの親和性の程度(親和性維持率)にタンパク質の回収率が依存し、回収率が非常に低くなってしまう場合があった。また、従来の精製方法では、多数のタンパク質をその可溶化率及び親和性維持率によらずに網羅的に合成して精製することは困難であった。   Therefore, in protein purification using conventional affinity tags, the recovery rate of the protein depends on the degree of solubility (solubilization rate) of the fusion protein and the degree of affinity of the affinity tag (affinity maintenance rate), and the recovery rate is It could be very low. Moreover, in the conventional purification method, it has been difficult to comprehensively synthesize and purify a large number of proteins regardless of their solubilization rate and affinity maintenance rate.

そこで、本発明は、タンパク質を高収率かつ簡便に回収することを可能とし、網羅的なタンパク質精製を可能とする技術を提供することを主な目的とする。
また、当該技術を応用した、質量分析の対象とするタンパク質についての質量分析用標準ペプチドを提供することを目的とする。
Then, this invention makes it possible to collect | recover a protein in high yield simply, and makes it a main object to provide the technique which enables comprehensive protein purification.
Another object of the present invention is to provide a standard peptide for mass spectrometry of a protein to be subjected to mass spectrometry, to which the present technology is applied.

組換えタンパク質を発現させる場合、その発現させるタンパク質の種類によって可溶となるタンパク質と不溶となるタンパク質が存在する。また、1種類のタンパク質でも可溶と不溶の2つの画分に分離する場合もある。   When expressing a recombinant protein, there are a protein that becomes soluble and a protein that becomes insoluble depending on the type of protein to be expressed. In addition, even one type of protein may be separated into two fractions, soluble and insoluble.

本発明者らは、鋭意検討した結果、タンパク質の種類にかかわらず、発現させたタンパク質を不溶化させ、不溶画分から発現タンパク質を画一的に精製・回収することを可能にする不溶化タグを見出した。また、本発明に係る不溶化タグは、インクルージョンボディーのタンパク質を可溶化するための溶媒に含まれる界面活性剤の一般的な濃度よりも低濃度で再可溶化することが可能であることを見出した。   As a result of intensive investigations, the present inventors have found an insolubilization tag that makes it possible to insolubilize the expressed protein regardless of the type of protein and to uniformly purify and recover the expressed protein from the insoluble fraction. . In addition, it has been found that the insolubilizing tag according to the present invention can be resolubilized at a lower concentration than the general concentration of the surfactant contained in the solvent for solubilizing the protein of the inclusion body. .

本発明は、上記課題解決のため、MafGタンパク質の全長又は一部のアミノ酸配列、又は該アミノ酸配列にプロテアーゼによる切断部位となるアミノ酸が挿入されたアミノ酸配列、を含んでなるプロテインタグを提供する。
このプロテインタグによれば、MafGタンパク質に由来する高い不溶性をタグ化されるタンパク質に付与できる。
このプロテインタグにおいて、プロテアーゼによる切断部位となるアミノ酸は、トリプシンの切断部位であるアルギニンとできる。
このプロテインタグは、具体的には配列番号1〜4に記載のアミノ酸配列を含んでなるものとできる。
また、本発明は、MafGタンパク質の全長又は一部のアミノ酸配列、又は該アミノ酸配列にプロテアーゼによる切断部位となるアミノ酸が挿入されたアミノ酸配列、を含んでなるプロテインタグによりタグ化されたタンパク質を提供する。
このタグ化タンパク質は、例えばタンパク質を支持体に固定したプロテインアレイとして応用が可能である。
さらに、本発明は、MafGタンパク質の全長又は一部のアミノ酸配列にプロテアーゼによる切断部位となるアミノ酸が挿入されたアミノ酸配列を含んでなるプロテインタグによりタグ化されたタンパク質をプロテアーゼ処理して得られるペプチドをも提供する。
プロテアーゼによる切断部位となるアミノ酸が挿入されたアミノ酸配列を含んでなるプロテインタグによりタグ化されたタンパク質をプロテアーゼ処理して得られるペプチドは、タグ由来のペプチドが非常に短くなるように設計できるため、質量分析の対象とするタンパク質についての質量分析用標準ペプチドとして好適である。
In order to solve the above problems, the present invention provides a protein tag comprising the full length or a part of the amino acid sequence of a MafG protein, or an amino acid sequence in which an amino acid to be a cleavage site by protease is inserted.
This protein tag can impart high insolubility derived from MafG protein to the protein to be tagged.
In this protein tag, the amino acid that becomes the cleavage site by protease can be arginine, which is the cleavage site of trypsin.
Specifically, this protein tag can comprise the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 1-4.
The present invention also provides a protein tagged with a protein tag, which comprises the full-length or partial amino acid sequence of the MafG protein, or an amino acid sequence in which an amino acid to be cleaved by protease is inserted into the amino acid sequence. Do.
This tagged protein can be applied, for example, as a protein array in which proteins are immobilized on a support.
Furthermore, the present invention provides a peptide obtained by protease treatment of a protein tagged with a protein tag comprising an amino acid sequence in which an amino acid serving as a cleavage site for protease is inserted into the full-length or partial amino acid sequence of MafG protein. Also provide.
Since a peptide obtained by protease treatment of a protein tagged with a protein tag comprising an amino acid sequence having an amino acid sequence into which a protease cleavage site is inserted can be designed so that the tag-derived peptide becomes very short, It is suitable as a standard peptide for mass spectrometry of a protein to be subjected to mass spectrometry.

また、本発明は、上記のプロテインタグを発現するベクターを提供する。このベクターは、タグ化する目的タンパク質とプロテインタグとの融合タンパク質を発現するものとされる。   The present invention also provides a vector that expresses the above-mentioned protein tag. This vector is intended to express a fusion protein of a target protein to be tagged and a protein tag.

さらに、本発明は、MafGタンパク質の全長又は一部のアミノ酸配列、又は該アミノ酸配列にプロテアーゼによる切断部位となるアミノ酸が挿入されたアミノ酸配列、を含んでなるプロテインタグにより、目的タンパク質をタグ化する融合タンパク質調製手順と、タグ化された前記目的タンパク質を不溶画分に回収する精製手順と、を含むタンパク質精製方法を提供する。
上記プロテインタグによれば、MafGタンパク質に由来する高い不溶性を目的タンパク質に付与し、融合タンパク質を不溶化させることができるため、融合タンパク質を不溶画分に高い収率で回収できる。
このタンパク質精製方法において、前記融合タンパク質調製手順は、無細胞タンパク質合成系(例えばコムギ無細胞タンパク質合成系)又は細胞タンパク質合成系において、前記目的タンパク質と前記プロテインタグとの融合タンパク質を発現するベクターを用いて、該融合タンパク質を合成する手順とされる。また、前記精製手順は、タグ化された前記目的タンパク質を遠心分離する手順とされる。
Furthermore, according to the present invention, a protein of interest is tagged with a protein tag comprising the full-length or partial amino acid sequence of a MafG protein, or an amino acid sequence in which an amino acid to be cleaved by protease is inserted into the amino acid sequence. A protein purification method is provided which comprises a fusion protein preparation procedure and a purification procedure for recovering the tagged target protein into an insoluble fraction.
According to the above-mentioned protein tag, the high insolubility derived from the MafG protein can be imparted to the target protein, and the fusion protein can be insolubilized, so that the fusion protein can be recovered in a high yield in the insoluble fraction.
In this protein purification method, the fusion protein preparation procedure comprises a vector expressing a fusion protein of the target protein and the protein tag in a cell-free protein synthesis system (eg, wheat cell-free protein synthesis system) or a cell protein synthesis system. The procedure is used to synthesize the fusion protein. In addition, the purification procedure is a procedure of centrifuging the tagged target protein.

併せて、本発明は、タンパク質に対する抗体を精製する方法であって、前記タンパク質と、MafGタンパク質の全長又は一部のアミノ酸配列、又は該アミノ酸配列にプロテアーゼによる切断部位となるアミノ酸が挿入されたアミノ酸配列、を含んでなるプロテインタグと、の融合タンパク質を用いることを特徴とする抗体精製方法をも提供する。   In addition, the present invention relates to a method for purifying an antibody against a protein, wherein said protein and the entire or partial amino acid sequence of MafG protein, or an amino acid in which an amino acid serving as a cleavage site by protease is inserted into said amino acid sequence. There is also provided an antibody purification method characterized by using a fusion protein with a protein tag comprising the sequence.

本発明により、タンパク質を高収率かつ簡便に回収することを可能とし、網羅的なタンパク質精製を可能とする技術が提供される。   According to the present invention, a technology is provided that enables protein recovery with high yield and convenience, and enables comprehensive protein purification.

本発明に係るプロテインタグ(不溶化タグ)及びタグ化タンパク質を説明する図である。It is a figure explaining the protein tag (insolubilization tag) and tagged protein which concern on this invention. 不溶化タグ及びタグ化タンパク質のプロテアーゼ切断部位を説明する図である。It is a figure explaining the protease cleavage site of insolubilizing tag and tagged protein. 不溶化タグにおけるプロテアーゼ切断部位の設計を説明する図である。It is a figure explaining design of the protease cleavage site in insolubilization tag. 本発明に係るベクターの基本配列を説明する図である。It is a figure explaining the basic sequence of the vector concerning the present invention. 本発明に係るタンパク質精製方法の手順の一例を説明する図である。It is a figure explaining an example of a procedure of a protein purification method concerning the present invention. 多重反応モニタリング(MRM:multiple reaction monitoring)の測定原理を説明する図である。It is a figure explaining the measurement principle of multiple reaction monitoring (MRM: multiple reaction monitoring). 本発明に係る抗体精製方法の手順の一例を説明する図である。It is a figure explaining an example of a procedure of the antibody purification method concerning the present invention. 不溶化タグを用いてシグナル伝達タンパク質を精製した結果を示す図面代用写真である(実施例1)。It is a drawing substitute photograph which shows the result of having purified a signal transduction protein using an insolubilization tag (Example 1). 不溶化タグと蛍光タンパク質との融合タンパク質の蛍光性を評価した結果を示す図面代用グラフである(実施例2)。It is a drawing-substituting graph which shows the result of having evaluated the fluorescence property of the fusion protein of an insolubilizing tag and a fluorescent protein (Example 2). 不溶化タグと脱リン酸化酵素との融合タンパク質の酵素活性を評価した結果を示す図面代用グラフである(実施例2)。It is a drawing-substituting graph which shows the result of having evaluated the enzyme activity of the fusion protein of an insolubilizing tag and a dephosphorylation enzyme (Example 2). 不溶化タグとリン酸化酵素との融合タンパク質の酵素活性を評価した結果を示す図面代用グラフである(実施例2)。It is a drawing-substituting graph which shows the result of having evaluated the enzyme activity of the fusion protein of an insolubilizing tag and a phosphorylation enzyme (Example 2). 不溶化タグを用いて網羅的なタンパク質精製を行った結果を示す図面代用グラフである(実施例3)。It is a drawing substitute graph which shows the result of having performed comprehensive protein purification using the insolubilization tag (Example 3). 実施例4において作製されたプロテインアレイによる自己抗体の検出結果を示す図面代用写真である(実施例5)。It is a drawing substitute photograph which shows the detection result of the autoantibody by the protein array produced in Example 4 (Example 5). 実施例4において作製されたプロテインアレイによる自己抗体の検出結果を示す図面代用写真である(実施例5)。It is a drawing substitute photograph which shows the detection result of the autoantibody by the protein array produced in Example 4 (Example 5). 実施例4において作製されたプロテインアレイによる自己抗体の検出結果を示す図面代用グラフである(実施例5)。It is a drawing substitute graph which shows the detection result of the autoantibody by the protein array produced in Example 4 (Example 5). 実施例4において作製されたプロテインアレイによる自己抗体の検出結果を示す図面代用グラフである(実施例5)。It is a drawing substitute graph which shows the detection result of the autoantibody by the protein array produced in Example 4 (Example 5). 大腸菌細胞発現系で用いるベクターを説明する図である(実施例6)。It is a figure explaining the vector used by E. coli cell expression system (Example 6). 不溶化タグを用いてタンパク質を精製した結果を示す図面代用写真である(実施例6)。It is a drawing substitute photograph which shows the result of having refine | purified the protein using the insolubilization tag (Example 6). 不溶化タグのドメインを説明する図である(試験例1)。It is a figure explaining the domain of insolubilization tag (experiment example 1). 不溶化タグのドメイン化を行った結果を示す図面代用写真である(試験例1)。It is a drawing substitute photograph which shows the result of having domainized the insolubilization tag (experiment example 1). プロテアーゼの切断部位を挿入した不溶化タグを用いたタンパク質精製結果を説明する図面代用写真である(試験例2)。It is a drawing-substituting photograph explaining the protein purification result using the insolubilizing tag which inserted the cleavage site of protease (Test Example 2).

以下、本発明を実施するための好適な形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下に説明する実施形態は、本発明の代表的な実施形態の一例を示したものであり、これにより本発明の範囲が狭く解釈されることはない。説明は以下の順序で行う。

1.プロテインタグ
(1−1)不溶化タグ
(1−2)プロテアーゼによる切断部位の設計
2.タンパク質精製方法
(2−1)融合タンパク質調製手順
(2−1−1)ベクター
(2−1−2)発現系
(2−2)精製手順
3.タグ化タンパク質とその応用
(3−1)タグ化タンパク質
(3−2)質量分析用標準ペプチド
(3−3)抗体精製
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The embodiment described below shows an example of a representative embodiment of the present invention, and the scope of the present invention is not narrowly interpreted. The description will be made in the following order.

1. Protein tag (1-1) Insolubilization tag (1-2) Design of cleavage site by protease Protein Purification Method (2-1) Fusion Protein Preparation Procedure (2-1-1) Vector (2-1-2) Expression System (2-2) Purification Procedure 3. Tagged protein and its application (3-1) Tagged protein (3-2) Standard peptide for mass spectrometry (3-3) antibody purification

1.プロテインタグ
(1−1)不溶化タグ
本発明者らは、無細胞発現系(コムギ無細胞系)を用いて高い不溶性を示すタンパク質を網羅的に検索した。その結果、MafGタンパク質を見出した。MafGタンパク質は、HisタグやGSTタグ等の従来用いられている可溶化タグとの融合タンパク質として発現させた場合にも全く可溶性を示さないことが明らかになった。MafGタンパク質は、転写因子の一つであり、162残基のアミノ酸配列(配列番号1)からなる。MafG遺伝子のコーディング領域の塩基配列を配列番号5に示す。
1. Protein Tag (1-1) Insolubilization Tag The present inventors exhaustively searched for proteins showing high insolubility using a cell-free expression system (wheat cell-free system). As a result, we found MafG protein. It was revealed that the MafG protein does not show any solubility even when it is expressed as a fusion protein with a conventionally used solubilizing tag such as His tag or GST tag. The MafG protein is one of transcription factors and consists of an amino acid sequence of 162 residues (SEQ ID NO: 1). The base sequence of the coding region of the MafG gene is shown in SEQ ID NO: 5.

本発明に係るプロテインタグは、上記のMafGタンパク質のアミノ酸配列の全長又は一部のアミノ酸配列を含んでなるものである。この、MafGタンパク質のアミノ酸配列の全長又は一部のアミノ酸配列を含んで構成されるプロテインタグは、MafGタンパク質に由来する高い不溶性をタグ化されるタンパク質に付与するものである。すなわち、本発明に係るプロテインタグは、可溶性を有するタンパク質にタグ化されて、タグ化タンパク質全体として不溶化させる「不溶化タグ」として機能する(図1参照)。本発明者らは、キナーゼやフォスファターゼなどの各種酵素及び蛍光タンパク質などに関して、これらのタンパク質をこの不溶化タグとの融合タンパク質として発現させた場合にも、融合タンパク質が酵素活性又は蛍光性を維持することを確認している(実施例2参照)。   The protein tag according to the present invention comprises an amino acid sequence of the full length or a part of the amino acid sequence of the above-mentioned MafG protein. The protein tag comprising the full-length or partial amino acid sequence of the amino acid sequence of the MafG protein is one that imparts high insolubility to the tagged protein derived from the MafG protein. That is, the protein tag according to the present invention functions as an “insolubilization tag” that is tagged to a soluble protein and insolubilized as a whole tagged protein (see FIG. 1). The present inventors maintain the enzyme activity or fluorescence of the fusion protein even when the protein is expressed as a fusion protein with this insolubilizing tag, with respect to various enzymes such as kinases and phosphatases and fluorescent proteins. (See Example 2).

不溶化タグに含まれるMafGタンパク質のアミノ酸配列は、MafGタンパク質が示す高い不溶性を維持し得る限り、MafGタンパク質のアミノ酸配列の全配列であっても部分配列であってもよい。また、部分配列とする場合、当該部分配列は、MafGタンパク質のアミノ酸配列全長の任意の部分であってよく、当該部分配列のアミノ酸残基数も特に限定されない。さらに、不溶化タグは、MafGタンパク質が示す高い不溶性を維持し得る限り、MafGタンパク質のアミノ酸配列の全長又は一部のアミノ酸配列に加えて、そのN末端あるいはC末端に任意残基数のアミノ酸配列を有していてもよい。   The amino acid sequence of the MafG protein contained in the insolubilization tag may be the entire or partial sequence of the amino acid sequence of the MafG protein, as long as the high insolubility of the MafG protein can be maintained. In the case of using a partial sequence, the partial sequence may be any portion of the entire length of the amino acid sequence of the MafG protein, and the number of amino acid residues in the partial sequence is not particularly limited. Furthermore, as long as the insolubilization tag can maintain the high insolubility exhibited by the MafG protein, in addition to the full-length or partial amino acid sequence of the amino acid sequence of the MafG protein, the amino acid sequence of any number of residues at its N-terminus or C-terminus You may have.

また、不溶化タグに含まれるMafGタンパク質のアミノ酸配列は、ヒトMafGタンパク質のアミノ酸配列(配列番号1)に限定されず、マウスやラットを含む他種ホモログのアミノ酸配列であってもよい。   In addition, the amino acid sequence of the MafG protein contained in the insolubilization tag is not limited to the amino acid sequence (SEQ ID NO: 1) of human MafG protein, and may be the amino acid sequence of other species homologue including mouse and rat.

不溶化タグの具体的なアミノ酸配列としては、例えば、配列番号1に示すアミノ酸配列を挙げることができる。このアミノ酸配列は、ヒトMafGタンパク質のアミノ酸配列全長と同一である。また、不溶化タグのアミノ酸配列は、配列番号1に示すアミノ酸配列のN末端又はC末端に1あるいは2以上のアミノ酸を付加したアミノ酸配列であってもよい。   As a specific amino acid sequence of the insolubilization tag, for example, the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 can be mentioned. This amino acid sequence is identical to the full length amino acid sequence of human MafG protein. In addition, the amino acid sequence of the insolubilizing tag may be an amino acid sequence in which one or more amino acids are added to the N terminus or C terminus of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1.

さらに、不溶化タグの具体的なアミノ酸配列は、例えば、配列番号2に示すアミノ酸配列としてもよい。このアミノ酸配列は、ヒトMafGタンパク質の部分配列であって、全長のN末端から56〜162残基に対応する。本発明者らは、ヒトMafGタンパク質のうちN末端から56〜162残基の部分が不溶性に寄与していることを見出している(試験例1参照)。また、不溶化タグのアミノ酸配列は、配列番号2に示すアミノ酸配列のN末端又はC末端に1あるいは2以上のアミノ酸を付加したアミノ酸配列であってもよい。   Furthermore, the specific amino acid sequence of the insolubilizing tag may be, for example, the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2. This amino acid sequence is a partial sequence of human MafG protein and corresponds to residues 56 to 162 from the full N-terminus. The present inventors have found that a portion of residues 56 to 162 from the N-terminus of the human MafG protein contributes to insolubility (see Test Example 1). In addition, the amino acid sequence of the insolubilizing tag may be an amino acid sequence in which one or more amino acids are added to the N terminus or C terminus of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2.

(1−2)プロテアーゼによる切断部位の設計
本発明に係る不溶化タグは、タグ化されたタンパク質を後述する質量分析用標準ペプチドの作成に適用するため、MafGタンパク質のアミノ酸配列の全長又は一部のアミノ酸配列にプロテアーゼによる切断部位となるアミノ酸が挿入されたアミノ酸配列を含んでなることが好ましい。図2は、不溶化タグ及びタグ化タンパク質のプロテアーゼ切断部位を示す模式図である。不溶化タグのアミノ酸配列中に設計された切断部位を点線で、目的タンパク質のアミノ酸配列に内在する切断部位を一点破線でそれぞれ示す。点線で示す不溶化タグの切断部位には、MafGタンパク質に内在する切断部位と、新たに設けられた切断部位との両方が含まれる。
(1-2) Design of Cleavage Site by Protease The insolubilization tag according to the present invention is a full-length or partial amino acid sequence of the MafG protein in order to apply the tagged protein to preparation of a standard peptide for mass spectrometry described later. It is preferable that the amino acid sequence comprises an amino acid sequence in which an amino acid to be a cleavage site by a protease is inserted. FIG. 2 is a schematic view showing an insolubilizing tag and a protease cleavage site of a tagged protein. The designed cleavage site in the amino acid sequence of the insolubilizing tag is shown by a dotted line, and the cleavage site inherent in the amino acid sequence of the target protein is shown by a dashed dotted line. Cleavage sites of the insolubilizing tag shown by dotted lines include both cleavage sites inherent to the MafG protein and cleavage sites newly provided.

挿入するアミノ酸は、プロテアーゼの種類に応じて適宜選択できる。例えば、リシン及びアルギニンのカルボキシル基側に開裂特異性を有するトリプシンの場合、リシン又はアルギニンを挿入する。プロテアーゼとしては、トリプシンの他に、LysC、GluC、AspN、キモトリプシン、V8などが用いられ得る。   The amino acids to be inserted can be appropriately selected according to the type of protease. For example, in the case of trypsin having a cleavage specificity on the carboxyl side of lysine and arginine, lysine or arginine is inserted. As a protease, in addition to trypsin, LysC, GluC, AspN, chymotrypsin, V8 and the like can be used.

MafGタンパク質のアミノ酸配列の全長又は一部のアミノ酸配列に挿入されるプロテアーゼによる切断部位となるアミノ酸の挿入位置は、特に限定されないが、プロテアーゼ処理後に得られるタグ由来ペプチドの長さが6残基以下となるような位置に挿入されることが好ましい。また、切断部位となるアミノ酸の挿入数も特に限定されないものとする。   The insertion position of the amino acid serving as a cleavage site by the protease inserted into the full length or a part of the amino acid sequence of the MafG protein is not particularly limited, but the length of the tag-derived peptide obtained after protease treatment is 6 residues or less It is preferable to be inserted in such a position that In addition, the number of insertions of amino acids to be cleavage sites is not particularly limited.

プロテアーゼがトリプシンである場合、不溶化タグの好適なアミノ酸配列として配列番号3に示すアミノ酸配列が挙げられる(図3参照)。配列番号3に示すアミノ酸配列は、配列番号2に示すアミノ酸配列に10残基のアルギニンが挿入された配列であり、配列番号2に示すアミノ酸配列をアルギニンとアルギニンとの間のアミノ酸数が6残基以下となるように改変した配列である。図3に示すアミノ酸配列において、下線を付した「R」は野生型(Wild-type)のMafGタンパク質に内在するアルギニンを示し、矢印を付した「R」は挿入付加されたアルギニン(10個)を示す。   When the protease is trypsin, a suitable amino acid sequence of the insolubilization tag is the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 3 (see FIG. 3). The amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 3 is a sequence obtained by inserting 10 residues of arginine into the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2, and the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2 has 6 amino acid residues between arginine and arginine. It is a sequence modified to be less than a group. In the amino acid sequence shown in FIG. 3, the underlined "R" indicates an arginine internal to wild type (Wild-type) MafG protein, and the arrowed "R" indicates an inserted arginine (10) Indicates

また、配列番号4に示すアミノ酸配列は、配列番号2に示すアミノ酸配列に17残基のアルギニンが挿入された配列であり、配列番号3に示すアミノ酸配列に比べてアルギニンとアルギニンとの間のアミノ酸数がさらに少なくなるように改変した配列である。図3に示すアミノ酸配列において、矢印を付した「R」は、配列番号3に示すアミノ酸配列にさらに挿入付加されたアルギニン(7個)を示す。   Furthermore, the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 4 is a sequence obtained by inserting 17 residues of arginine into the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2, and compared to the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 3, the amino acid between arginine and arginine It is a sequence modified to reduce the number further. In the amino acid sequence shown in FIG. 3, “R” with an arrow indicates arginine (7) further inserted into the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 3.

2.タンパク質精製方法
(2−1)融合タンパク質調製手順
上述の不溶化タグを用いたタンパク質精製方法について説明する。タンパク質精製方法は、融合タンパク質調製手順と精製手順とを含む。
2. Protein Purification Method (2-1) Fusion Protein Preparation Procedure A protein purification method using the above-described insolubilizing tag is described. Protein purification methods include fusion protein preparation procedures and purification procedures.

融合タンパク質調製手順では、精製対象とする目的タンパク質を不溶化タグとの融合タンパク質として調製する。融合タンパク質は、目的タンパク質をコードするDNA配列に不溶化タグをコードするDNA配列をつないで、目的タンパク質を不溶化タグとのフュージョンタンパク質として発現可能に構成されたベクターを発現系に導入することによって得られる。   In the fusion protein preparation procedure, a target protein to be purified is prepared as a fusion protein with an insolubilizing tag. The fusion protein can be obtained by introducing a vector capable of expressing the target protein as a fusion protein with the insolubilization tag into an expression system by connecting the DNA sequence encoding the target protein to the DNA sequence encoding the insolubilization tag. .

(2−1−1)ベクター
図4に、ベクターの基本配列の一例を示す。図に示すベクターは、目的タンパク質のアミノ酸配列をコードするcDNAが挿入される位置(オープンリーディングフレーム(ORFs))の上流(5´側)に、不溶化タグのアミノ酸配列をコードするDNA配列(タグ配列)が配置された構成を有している。タグ配列のさらに上流には、転写プロモーター配列と翻訳エンハンサー配列が位置している。転写プロモーター配列及び翻訳エンハンサー配列は、ここではそれぞれSP6プロモーター配列及びコムギ無細胞タンパク質合成系でよく用いられるオメガ配列を例示するが、これらに限定されない。また、タグ配列は、ORFsの下流(3´側)に繋ぐこともできる。すなわち、不溶化タグは、N末端タグとしてもC末端タグとしても使用できる。
(2-1-1) Vector FIG. 4 shows an example of the basic sequence of the vector. The vector shown in the figure is a DNA sequence (tag sequence) encoding the amino acid sequence of the insolubilization tag upstream (5 'side) of the position (open reading frame (ORFs)) where the cDNA encoding the amino acid sequence of the target protein is inserted. ) Is arranged. Further upstream of the tag sequence, a transcription promoter sequence and a translation enhancer sequence are located. The transcriptional promoter sequence and the translational enhancer sequence are exemplified herein as the SP6 promoter sequence and the omega sequence often used in the wheat cell-free protein synthesis system, respectively, but are not limited thereto. The tag sequence can also be linked downstream (3 'side) of the ORFs. That is, the insolubilizing tag can be used as an N-terminal tag or a C-terminal tag.

タグ配列及びORFsの前後には、遺伝子組換えのための配列を設けても良い。ここでは、タグ配列の上流に制限酵素XhoIサイト、下流にKpnIサイトを設け、ORFsの上流にattB1サイト、下流にattB2を設ける例を図示した。   A sequence for gene recombination may be provided before and after the tag sequence and the ORFs. Here, a restriction enzyme XhoI site is provided upstream of the tag sequence, a KpnI site downstream, and an attB1 site upstream of the ORFs, and an attB2 downstream.

(2−1−2)発現系
発現系には、無細胞系あるいは細胞系を用いることができ、特にコムギ無細胞発現系を用いることができる。無細胞系のタンパク質合成系としては、他に、大腸菌、昆虫、ウサギ網状赤血球などが挙げられる。細胞系のタンパク質合成系としては、例えば、大腸菌、哺乳類細胞、昆虫細胞、酵母等が挙げられる。
(2-1-2) Expression System A cell-free system or a cell system can be used as the expression system, and in particular, a wheat cell-free expression system can be used. Other cell-free protein synthesis systems include E. coli, insects, rabbit reticulocytes and the like. Examples of cell-based protein synthesis systems include E. coli, mammalian cells, insect cells, yeast and the like.

無細胞系による融合タンパク質の発現では、まず、上記のベクターからPCR等の核酸増幅法によって目的タンパク質とプロテインタグとをコードするDNA配列(タグ付きcDNA)を増幅する。次に、タグ付きcDNAからインビトロトランスクリプションによってRNA(タグ付きRNA)を転写する。そして、タグ付きRNAをコムギ細胞抽出物との混合液としてインビトロトランスレーションを行う(図5参照)。   In the expression of a fusion protein in a cell-free system, first, a DNA sequence (tagged cDNA) encoding a target protein and a protein tag is amplified from the above vector by a nucleic acid amplification method such as PCR. Next, RNA (tagged RNA) is transcribed by in vitro transcription from tagged cDNA. Then, in vitro translation is performed using the tagged RNA as a mixture with the wheat cell extract (see FIG. 5).

また、細胞系のタンパク質合成系としては、大腸菌、昆虫細胞及び哺乳類細胞を用いた従来公知の系を用いることができる。細胞内への遺伝子導入は、リン酸カルシウム法、エレクトロポレーション法、リポフェクション法及びマイクロインジェクション法などの公知のトランスフェクション法に従って行うことができる。   In addition, as a cell-based protein synthesis system, conventionally known systems using E. coli, insect cells and mammalian cells can be used. Gene transfer into cells can be carried out according to known transfection methods such as calcium phosphate method, electroporation method, lipofection method and microinjection method.

(2−2)精製手順
次に、精製手順において、不溶化タグとのフュージョンタンパク質として発現された目的タンパク質を不溶画分に回収する。不溶化タグによりタグ化された目的タンパク質は、タグ化タンパク質全体として不溶化する。従って、無細胞発現系におけるインビトロトランスレーション後の混合液又は細胞発現系における細胞溶解液などを遠心分離すれば、目的タンパク質を不溶画分にペレットダウンして簡単に回収することができる(図5参照)。
(2-2) Purification Procedure Next, in the purification procedure, the target protein expressed as a fusion protein with the insolubilizing tag is recovered in the insoluble fraction. The target protein tagged with the insolubilization tag is insolubilized as a whole tagged protein. Therefore, by centrifuging the mixed solution after in vitro translation in the cell-free expression system or the cell lysate in the cell expression system etc., the target protein can be easily pelleted into the insoluble fraction and recovered (FIG. 5) reference).

遠心分離は定法に従って行うことができるが、一例として15,000xg、20分、4℃の条件が挙げられる。可溶性タンパク質が夾雑タンパク質として不溶画分へ混入するのを防止するため、遠心分離を行う溶液にはTween20等の界面活性剤を添加することが好ましい。   Centrifugation can be carried out according to a routine method, and the conditions are, for example, 15,000 × g, 20 minutes, 4 ° C. In order to prevent the soluble protein from being mixed into the insoluble fraction as a contaminating protein, it is preferable to add a surfactant such as Tween 20 to the solution to be centrifuged.

また、不溶化タグによりタグ化された目的タンパク質は、フィルターを用いて、フィルター不透過画分に回収することもできる。無細胞発現系におけるインビトロトランスレーション後の混合液又は細胞発現系における細胞溶解液などを、ポアサイズ0.22μm程度のフィルターに通液させる。これにより、フィルターを透過する可溶性タンパク質と、フィルターに捕捉される目的タンパク質とを分離できる。   In addition, the target protein tagged with the insolubilizing tag can also be recovered to a filter impermeable fraction using a filter. The mixed solution after in vitro translation in the cell-free expression system or the cell lysate in the cell expression system is passed through a filter with a pore size of about 0.22 μm. Thereby, the soluble protein which permeate | transmits a filter and the target protein captured by a filter can be isolate | separated.

本発明に係る不溶化タグは、MafGタンパク質に由来する高い不溶性をタグ化される目的タンパク質に付与することができ、可溶性の高い目的タンパク質であってもタグ化タンパク質全体として不溶化させることが可能である。従って、この不溶化タグを用いたタンパク質精製方法によれば、アフィニティタグを用いた従来方法と異なり、目的タンパク質をその可溶性の程度(可溶化率)に依存することなく、高い回収率で精製できる。   The insolubilized tag according to the present invention can impart high insolubility derived from MafG protein to the target protein to be tagged, and even a highly soluble target protein can be insolubilized as a whole tagged protein . Therefore, according to the protein purification method using this insolubilization tag, unlike the conventional method using an affinity tag, the target protein can be purified with a high recovery rate without depending on the degree of solubility (solubilization rate).

また、本発明に係るタンパク質精製方法では、遠心分離という簡便な手法によってタグ化された目的タンパク質を回収できる。従って、この方法では、従来のアフィニティタグを用いた方法と異なり、融合タンパク質中のタグの親和性の程度(親和性維持率)を問題とせず、常に高い回収率で目的タンパク質を精製できる。   Further, in the protein purification method according to the present invention, the tagged target protein can be recovered by a simple technique such as centrifugation. Therefore, in this method, unlike the conventional method using affinity tags, the target protein can always be purified with a high recovery rate without concern about the degree of affinity (affinity maintenance rate) of the tags in the fusion protein.

さらに、本発明に係るタンパク質精製方法によれば、従来方法では可溶化率又は親和性維持率が低いために精製が困難であったタンパク質であっても精製し得るため、多数のタンパク質をその可溶化率及び親和性維持率によらずに網羅的に合成して精製することが可能である。   Furthermore, according to the protein purification method of the present invention, even a protein that has been difficult to purify because of the low solubilization rate or affinity retention rate by the conventional method can be purified. It is possible to comprehensively synthesize and purify regardless of the solubilization rate and the affinity maintenance rate.

回収された不溶化タグタンパク質は、界面活性剤による処理や、タンパク質変性剤である7M塩酸グアニジン又は7M尿素等による処理、酸又はアルカリ性溶液で可溶化することができる。さらに、本発明に係るタグ化タンパク質は、0.04〜1%(w/v)の濃度におけるドデシル硫酸ナトリウム(SDS)の存在下で可溶化が可能である(試験例3及び4参照)。   The recovered insolubilized tag protein can be treated with a surfactant, treated with a protein denaturant such as 7 M guanidine hydrochloride or 7 M urea, and solubilized with an acid or an alkaline solution. Furthermore, the tagged protein of the present invention can be solubilized in the presence of sodium dodecyl sulfate (SDS) at a concentration of 0.04 to 1% (w / v) (see Test Examples 3 and 4).

一般に、不溶化したタンパク質の再可溶化には、グアニジン塩酸塩などの変性力の高いカオトロピック塩を用いる場合や(非特許文献2、非特許文献3)、SDS−PAGEのために2%程度のSDSや還元剤が加えられたいわゆるSDSバッファーを用いる場合も多い。しかし、カオトロピック塩や界面活性剤が高い濃度で含まれる溶媒中では、目的タンパク質が変性して、例えば目的タンパク質が酵素であれば、その酵素活性を保てないことがある。また、カオトロピック塩や界面活性剤が高い濃度で含まれる溶媒で可溶化されたタンパク質を、プロテアーゼなどの酵素を添加して、生化学的なアッセイ等に用いるためには、希釈や透析、限外膜ろ過などを行って溶媒中のカオトロピック塩や界面活性剤の濃度を下げる必要がある。   Generally, for resolubilization of insolubilized proteins, use of a chaotropic salt with high denaturation power such as guanidine hydrochloride (Non-patent document 2, Non-patent document 3) or about 2% SDS for SDS-PAGE. In many cases, a so-called SDS buffer to which a reducing agent is added is used. However, in a solvent containing a chaotropic salt or surfactant at a high concentration, the target protein may be denatured, for example, if the target protein is an enzyme, the enzyme activity may not be maintained. In addition, in order to use a protein solubilized in a solvent containing a high concentration of chaotropic salt or surfactant at a biochemical assay or the like by adding an enzyme such as a protease, dilution, dialysis, or the like can be used. It is necessary to lower the concentration of the chaotropic salt or surfactant in the solvent by membrane filtration or the like.

一方、本発明に係るタグ化タンパク質は、例えば、0.04〜1%(w/v)のSDSの濃度において可溶化され得る。このため、希釈や透析、限外膜ろ過などの煩雑な作業を行うことなく、不溶化画分に回収されたタグ化タンパク質を次の手順に用いることができる。次の手順とは、例えば、後述するタグ化タンパク質の質量分析用標準ペプチドとしての利用におけるプロテアーゼ処理手順や、タグ化タンパク質のプロテインアレイ基板への結合手順である。   On the other hand, the tagged protein according to the present invention can be solubilized, for example, at a concentration of 0.04 to 1% (w / v) of SDS. Therefore, the tagged protein recovered in the insolubilized fraction can be used in the next procedure without performing complicated operations such as dilution, dialysis, and ultrafiltration. The next procedure is, for example, a protease treatment procedure in using tagged proteins as a standard peptide for mass spectrometry, which will be described later, and a procedure for binding tagged proteins to a protein array substrate.

3.タグ化タンパク質とその応用
(3−1)タグ化タンパク質
本発明に係るタグ化タンパク質は、上述のタンパク質精製方法によって得られ、不溶化タグによりタグ化されていることを特徴とする。タグ化タンパク質は、使用するベクターの構造によって、目的タンパク質のN末端及びC末端の少なくとも一方に不溶化タグが繋がれたものとされる。
3. Tagged Protein and its Application (3-1) Tagged Protein The tagged protein according to the present invention is characterized by being obtained by the above-described protein purification method and tagged with an insolubilizing tag. Depending on the structure of the vector used, the tagged protein has an insolubilization tag attached to at least one of the N-terminus and C-terminus of the target protein.

また、本発明に係るタグ化タンパク質は、上述したように、不溶性を示す状態から可溶化することが可能である。このため、本発明は、MafGタンパク質の全長又は一部のアミノ酸配列、又は該アミノ酸配列にプロテアーゼによる切断部位となるアミノ酸が挿入されたアミノ酸配列、を含んでなるプロテインタグにより、目的タンパク質をタグ化する融合タンパク質調製手順と、タグ化された目的タンパク質を不溶画分に回収する精製手順と、不溶画分に回収されたタグ化された目的タンパク質を溶媒に再可溶化させる可溶化手順を含む、タンパク質製造方法とすることもできる。溶媒としては、0.04〜1%(w/v)の濃度でSDSを含むものが好ましい。   In addition, as described above, the tagged protein according to the present invention can be solubilized from the insoluble state. Therefore, according to the present invention, a protein of interest is tagged with a protein tag comprising a full-length or partial amino acid sequence of a MafG protein, or an amino acid sequence in which an amino acid serving as a cleavage site by protease is inserted into the amino acid sequence. Fusion protein preparation procedure, purification procedure for recovering the tagged target protein in the insoluble fraction, and solubilization procedure for resolubilizing the tagged target protein recovered in the insoluble fraction in a solvent, It can also be a protein production method. The solvent is preferably one containing SDS at a concentration of 0.04 to 1% (w / v).

本発明に係る不溶化タグによれば、多数のタンパク質をその可溶化率及び親和性維持率によらずに合成して精製できる。従って、一般に入手可能なcDNAライブラリーをベクターのORFsに挿入して発現クローンライブラリーを作成し、タンパク質の発現及び精製を行うことで、網羅的なタンパク質ライブラリー(インビトロプロテオーム)を調製できる。   According to the insolubilizing tag of the present invention, a large number of proteins can be synthesized and purified regardless of their solubilization rate and affinity maintenance rate. Therefore, a comprehensive protein library (in vitro proteome) can be prepared by inserting a generally available cDNA library into the ORFs of the vector to create an expression clone library, and performing protein expression and purification.

インビトロプロテオームとして調製したタンパク質ライブラリーは、例えば、プロテインアレイなどへの応用が可能である。ドデシル硫酸ナトリウム(SDS)などの界面活性剤、塩酸グアニジンや尿素などの変性剤、又は酸またはアルカリ性溶液などを用いてタンパク質を可溶化し、ニトロセルロース膜、各種アレイ基板などの支持体に固定化し、プロテインアレイを作成する。プロテインアレイは、例えば、血清中の自己抗体のスクリーニングなどの用途に利用できる。   Protein libraries prepared as in vitro proteomes can be applied to, for example, protein arrays and the like. The protein is solubilized using a surfactant such as sodium dodecyl sulfate (SDS), a denaturant such as guanidine hydrochloride or urea, or an acid or alkaline solution, and immobilized on a support such as nitrocellulose membrane or various array substrates. Create a protein array. Protein arrays can be used, for example, for applications such as screening of autoantibodies in serum.

(3−2)質量分析用標準ペプチド
本発明に係るタグ化タンパク質は、質量分析用標準ペプチド(内部標準用ペプチド)の作成に応用できる。LC/MS/MS(Liquid chromatography/mass spectrometry/mass spectrometry)、CE/MS/MS(capillary electrophoresis/mass spectrometry/mass spectrometry)及びGC/MS/MS(gas chromatography/mass spectrometry/mass spectrometry)において、選択反応モニタリング(SRM:selected reaction monitoring)及び多重反応モニタリング(MRM:multiple reaction monitoring)と称される分析が行われている。SRM及びMRMは、極めて特異性が高いため、超微量成分の定量性に優れている。
(3-2) Standard peptide for mass spectrometry The tagged protein according to the present invention can be applied to preparation of a standard peptide for mass spectrometry (peptide for internal standard). In LC / MS / MS (Liquid chromatography / mass spectrometry / mass spectrometry), CE / MS / MS (capillary electrophoresis / mass spectrometry / mass spectrometry) and GC / MS / MS (gas chromatography / mass spectrometry / mass spectrometry), selection Analyzes referred to as selected reaction monitoring (SRM) and multiple reaction monitoring (MRM) have been performed. Since SRM and MRM have extremely high specificity, they are excellent in the quantification of ultra trace components.

図6に、一般的なMRMの測定原理を示す。MRMでは、まず、イオン化プローブでイオン化したさまざまなイオンに対し、Q1(第一の質量分析装置)において特定のイオン(プリカーサーイオン)を選択する。次に、コリジョンセル(Q2,衝突室)でプリカーサーイオンを壊し(衝突誘起解離)、Q3(第二の質量分析計)において壊したイオン(プロダクトイオン)の中から特定のイオンを検出する。   FIG. 6 shows a general measurement principle of MRM. In the MRM, first, specific ions (precursor ions) are selected in Q1 (first mass spectrometer) for various ions ionized by the ionization probe. Next, precursor ions are broken (collision induced dissociation) in a collision cell (Q2, collision chamber), and specific ions are detected from among the broken ions (product ions) in Q3 (second mass spectrometer).

MRMでは、一度の測定で複数のチャンネルを設定することができ、クルードなタンパク質(タンパク質粗精製物)中から特定の数種のタンパク質のみを検出して定量することが可能である。MRMによるタンパク質定量は、定量対象ペプチドと内部標準である安定同位体標識ペプチドとのピークエリア比と検量線から、定量対象ペプチドの絶対量を決定することにより行われる。   In MRM, it is possible to set a plurality of channels in one measurement, and it is possible to detect and quantify only a specific type of protein from among crude proteins (crude protein products). Protein quantification by MRM is performed by determining the absolute amount of the peptide to be quantified from the peak area ratio of the peptide to be quantified and the stable isotope labeled peptide as an internal standard and a calibration curve.

高精度な定量のためには、定量対象とするタンパク質から生成するペプチドの中からイオン化効率が高いペプチドを内部標準用ペプチドとして予め選定しておく必要がある。内部標準用ペプチドの選定は、定量対象とするタンパク質を実測し、MS/MSスペクトルを確認しながら行われるため、実測用のために精製された定量対象タンパク質を用意する必要がある。   For high-precision quantification, it is necessary to select in advance a peptide having high ionization efficiency as a peptide for internal standard among peptides generated from a protein to be quantified. The selection of the internal standard peptide is performed while actually measuring the protein to be quantified and confirming the MS / MS spectrum, so it is necessary to prepare the protein to be quantified which is purified for actual measurement.

また、内部標準用ペプチドは、タンパク質粗精製物(サンプル)中の定量対象タンパク質に由来するペプチドと区別可能なように安定同位体により標識され、サンプルと混合されて測定に供される。このため、MRMでは、測定の都度に内部標準用ペプチドを用意する必要がある。   Further, the peptide for internal standard is labeled with a stable isotope so as to be distinguishable from the peptide derived from the protein to be quantified in crude protein purification (sample), mixed with the sample, and provided for measurement. For this reason, in MRM, it is necessary to prepare an internal standard peptide for each measurement.

本発明に係るタグ化タンパク質は、タンパク質の可溶化率及び融合タンパク質の親和性維持率によらずに全てのタンパク質について合成及び精製が可能であるため、上記の内部標準用ペプチドの選定のためのタンパク質、及び内部標準用ペプチドの調製のためのタンパク質として好適に利用できる。すなわち、精製されたタグ化タンパク質を、プロテアーゼ処理しLC/MS/MSにより解析することで、MRMに最適な内部標準用ペプチドを選定できる。しかも、予めタグ化タンパク質からタグを取り除くことなく、タグが付加された状態でプロテアーゼ処理を行うことができる。このため、精製のために付加されたタグを精製後のタグ化タンパク質から取り除く作業が不要である。さらに、安定同位体により標識されたタグ化タンパク質をプロテアーゼ処理して得られるペプチド混合物は、MRMの内部標準用ペプチドとしてそのまま利用が可能である。   The tagged protein according to the present invention can be synthesized and purified for all proteins regardless of the solubilization rate of the protein and the affinity maintenance rate of the fusion protein. It can be suitably used as a protein and a protein for preparation of a peptide for internal standard. That is, the purified tagged protein is treated with protease and analyzed by LC / MS / MS, whereby the peptide for internal standard optimal for MRM can be selected. Moreover, the protease treatment can be performed in a state where the tag is added without removing the tag from the tagged protein in advance. Therefore, there is no need to remove the tag added for purification from the tagged protein after purification. Furthermore, a peptide mixture obtained by protease treatment of a tagged protein labeled with a stable isotope can be used as it is as an MRM internal standard peptide.

本発明に係るタグ化タンパク質をMRM等の内部標準用ペプチドに用いる場合には、プロテインタグを構成するアミノ酸残基の数は、少ない方が好ましい。プロテインタグを構成するアミノ酸残基の数が増加するほど、プロテアーゼ消化産物に含まれるペプチドが長くなりやすく、質量分析において検出されるペプチドが目的タンパク質の測定を妨害しやすくなるためである。従って、MafGタンパク質のアミノ酸配列において、不溶性に関与する配列番号2を含む部分をプロテインタグとして用いることが好ましい。配列番号2に示すアミノ酸配列をタグとして用いることで、プロテインタグのアミノ酸残基の数を減らし、かつプロテインタグの不溶性を保持することができる。   When the tagged protein according to the present invention is used for a peptide for internal standard such as MRM, the number of amino acid residues constituting the protein tag is preferably smaller. This is because as the number of amino acid residues constituting the protein tag increases, the peptide contained in the protease digestion product tends to be longer, and the peptide detected in mass spectrometry tends to interfere with the measurement of the target protein. Therefore, in the amino acid sequence of the MafG protein, it is preferable to use a portion containing SEQ ID NO: 2 involved in insolubility as a protein tag. By using the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2 as a tag, the number of amino acid residues in the protein tag can be reduced and the insolubility of the protein tag can be maintained.

さらに、不溶化タグとして、MafGタンパク質のアミノ酸配列の全長又は一部のアミノ酸配列にプロテアーゼによる切断部位となるアミノ酸が挿入されたアミノ酸配列(配列番号3、4参照)を含んでなるものを用いて合成及び精製されたタグ化タンパク質は、好適な利用が可能である。   Furthermore, synthesis is carried out using an insolubilization tag comprising an amino acid sequence (see SEQ ID NOS: 3 and 4) in which an amino acid serving as a cleavage site for protease is inserted into the full length or a part of the amino acid sequence of the amino acid sequence of MafG protein. And purified tagged proteins are suitable for use.

プロテアーゼによる切断部位となるアミノ酸は、不溶化タグに由来してプロテアーゼ処理後に得られるペプチド(タグ由来ペプチド)の長さが6残基以下となるような位置に挿入されている(図2参照)。プロテアーゼ処理後に得られる不溶化タグ由来ペプチドの長さが6残基以下となるようにしておくことで、タグ化タンパク質をプロテアーゼ処理した内部標準用ペプチドにおいて、タグ由来のペプチドとタンパク質由来のペプチドとを明確に区別できる。そして、その結果、タグ由来のペプチドを内部標準用ペプチドとして誤って選定したり、MRM測定時にタグ由来のペプチドがノイズとなったりすることを防止できる。   The amino acid to be a cleavage site by protease is inserted at such a position that the length of the peptide (tag-derived peptide) derived from the insolubilizing tag and obtained after the protease treatment is 6 residues or less (see FIG. 2). By setting the length of the insolubilized tag-derived peptide obtained after the protease treatment to be 6 residues or less, in the peptide for internal standard in which the tagged protein is protease-treated, the tag-derived peptide and the protein-derived peptide Clearly distinguishable. As a result, it is possible to prevent the tag-derived peptide from being erroneously selected as the internal standard peptide or preventing the tag-derived peptide from becoming noise during the MRM measurement.

例えば、プロテアーゼとしてトリプシンを用いる場合には、本発明に係るプロテインタグのアミノ酸配列に挿入されるアミノ酸には、アルギニン又はリジンが好ましい。プロテインタグのアミノ酸配列中に、トリプシンの切断部位であるアルギニン又はリジンが増加することによって、プロテインタグに由来するペプチドの長さをより短くすることができる。一方、親水性を有するアミノ酸であるアルギニンやリジンを、不溶性を示すプロテインタグに挿入すると、プロテインタグの性質が変化するおそれがある。   For example, when using trypsin as a protease, arginine or lysine is preferable as the amino acid inserted into the amino acid sequence of the protein tag according to the present invention. The length of the peptide derived from the protein tag can be further shortened by increasing arginine or lysine which is a cleavage site of trypsin in the amino acid sequence of the protein tag. On the other hand, when arginine and lysine which are hydrophilic amino acids are inserted into a protein tag showing insolubility, there is a possibility that the property of the protein tag may change.

配列番号2に示す107アミノ酸残基からなるタグプロテインに挿入されるアルギニン残基が、特に17個未満の場合、タグプロテインの不溶性が保持されつつ、タグプロテイン由来のペプチドの長さをより短くすることができる。このため、17個未満のアルギニン残基が配列番号2に示すアミノ酸配列に挿入されたプロテインタグは、質量分析における内部標準用ペプチドを精製するために用いるタグとして好適である。特に、配列番号2に示すアミノ酸配列に挿入されるアルギニン残基の数は、1以上16以下が好ましく、特に6以上10以下が好ましい。   In particular, when the number of arginine residues inserted into the tag protein consisting of 107 amino acid residues shown in SEQ ID NO: 2 is less than 17, the insolubility of the tag protein is maintained and the length of the peptide derived from the tag protein is shortened. be able to. Therefore, a protein tag in which less than 17 arginine residues are inserted into the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2 is suitable as a tag used to purify the peptide for internal standard in mass spectrometry. In particular, the number of arginine residues inserted into the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2 is preferably 1 or more and 16 or less, and particularly preferably 6 or more and 10 or less.

(3−3)抗体精製
また、本発明に係るタグ化タンパク質は、抗体の精製に応用できる。
(3-3) Antibody Purification The tagged protein according to the present invention can also be applied to the purification of antibodies.

図7を参照して、抗体精製の手順を説明する。まず、精製対象とする抗体(抗タンパク質T抗体)を含む抗体液とタグ化されたタンパク質Tを混合し、遠心分離(例えば15,000xg、20分、4℃)する。遠心分離後、抗タンパク質T抗体はタグ化タンパク質Tに結合した複合体として沈渣中に分離される。次に、抗体解離バッファーを用いて複合体から抗タンパク質T抗体を解離させ、再度遠心分離を行う。この遠心分離によって、タグ化タンパク質Tは沈渣となり不溶画分に移動するため、上清中に抗タンパク質T抗体を回収することができる。   The procedure for antibody purification will be described with reference to FIG. First, an antibody solution containing an antibody to be purified (anti-protein T antibody) and the tagged protein T are mixed, and centrifuged (for example, 15,000 × g, 20 minutes, 4 ° C.). After centrifugation, the anti-protein T antibody is separated in the sediment as a complex bound to tagged protein T. Next, the anti-protein T antibody is dissociated from the complex using an antibody dissociation buffer and centrifuged again. By this centrifugation, the tagged protein T becomes a precipitate and moves to the insoluble fraction, so that the anti-protein T antibody can be recovered in the supernatant.

本発明に係るタグ化タンパク質は、タンパク質の可溶化率及び融合タンパク質の親和性維持率によらずに全てのタンパク質について合成及び精製が可能であるため、全ての抗タンパク質抗体の精製を実現できる。なお、ここでは、遠心分離によってタンパク質‐抗体複合体を分離する例を示したが、フィルター等によるトラップによって複合体を分離することもできる。フィルターによりトラップされた複合体を抗体解離バッファーで処理することにより、複合体から解離した抗タンパク質抗体を溶出させて回収できる。   Since the tagged protein according to the present invention can be synthesized and purified for all proteins regardless of the solubilization rate of the protein and the affinity maintenance rate of the fusion protein, purification of all anti-protein antibodies can be realized. In addition, although the example which isolate | separates a protein-antibody complex by centrifugation is shown here, the complex by trap by a filter etc. can also be isolate | separated. By treating the complex trapped by the filter with an antibody dissociation buffer, the anti-protein antibody dissociated from the complex can be eluted and recovered.

<実施例1>
1.不溶化タグを用いたシグナル伝達タンパク質の精製(コムギ無細胞発現系)
本実施例では、コムギ無細胞発現系を用いて、本発明に係る不溶化タグとシグナル伝達タンパク質との融合タンパク質の合成及び精製を行った。
Example 1
1. Purification of signal transduction protein using insolubilization tag (wheat cell-free expression system)
In this example, a wheat cell-free expression system was used to synthesize and purify a fusion protein of an insolubilizing tag according to the present invention and a signal transduction protein.

シグナル伝達タンパク質のオープンリーディングフレーム(ORF)配列がクローン化されたエントリークローンと、図4に示したコムギ無細胞発現系用の不溶化タグ融合用デスティネーションベクターとを用い、非特許文献1記載の方法に従って、コムギ胚芽抽出液(WEPRO7240、セルフリーサイエンス社)を用いたタンパク質合成を行った。シグナル伝達タンパク質の遺伝子記号(Gene symbol)、パブリックデータベース(GenBank:http://www.ncbi.nlm.nih.gov/genbank/)のアクセションナンバー及びエントリークローンの番号(ID)を「表1」〜「表3」に示す。
合成後の溶液(クルードタンパク質溶液)を、精製時に混入する共雑タンパク質を少なくするためにPBSで4倍に希釈し、15,000xg、20分間、4℃で遠心分離した。上清画分を除き、得られた沈渣(不溶画分)を精製タンパク質画分とした。
比較のため、GSTタグ融合用デスティネーションベクターを用いて同様にタンパク質合成を行った。合成後の溶液をPBSで4倍希釈し、グルタチオンレジン(GEファルマシア)に吸着させ、0.8Mグルタチオンで溶出し、精製タンパク質を回収した。
A method described in Non-Patent Document 1 using an entry clone in which an open reading frame (ORF) sequence of a signal transduction protein is cloned, and a destination vector for insolubilizing tag fusion for a wheat cell-free expression system shown in FIG. According to, the protein synthesis using wheat germ extract (WEPRO7240, cell free science company) was performed. Accession numbers of signal transduction protein gene symbols (Gene symbol), public database (GenBank: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/genbank/), and entry clone numbers (ID) “Table 1” ~ Shown in "Table 3".
The solution after synthesis (crude protein solution) was diluted 4-fold with PBS in order to reduce contaminating proteins contaminating the purification, and centrifuged at 15,000 × g for 20 minutes at 4 ° C. The supernatant fraction was removed, and the obtained sediment (insoluble fraction) was used as a purified protein fraction.
For comparison, protein synthesis was similarly performed using a GST tag fusion destination vector. The solution after synthesis was diluted 4-fold with PBS, adsorbed onto glutathione resin (GE Pharmacia), eluted with 0.8 M glutathione, and the purified protein was recovered.

結果を図8に示す。図8Aは、GSTタグを用いて精製したタンパク質についてSDS−PAGEを行った結果を示す。図8Bは、不溶化タグを用いて精製したタンパク質についてSDS−PAGEを行った結果を示す。図8Bでは、図8Aと異なり全てのタンパク質でバンドが確認でき、かつ各タンパク質のバンドが図8Aに比して濃く観察されている。この結果から、不溶化タグを用いることにより、GSTタグを用いた従来の精製方法に比して、タンパク質を高率かつ高収量で精製できることが示された。   The results are shown in FIG. FIG. 8A shows the results of SDS-PAGE of a protein purified using a GST tag. FIG. 8B shows the results of SDS-PAGE performed on the protein purified using the insolubilizing tag. Unlike FIG. 8A, in FIG. 8B, bands can be confirmed in all proteins, and bands of each protein are observed to be deeper than in FIG. 8A. From these results, it was shown that, by using the insolubilizing tag, the protein can be purified at a high rate and at a high yield as compared with the conventional purification method using a GST tag.

<実施例2>
2.不溶化タグを用いた蛍光タンパク質又は酵素の精製
本実施例では、本発明に係る不溶化タグと蛍光タンパク質又は酵素との融合タンパク質を精製し、精製後の融合タンパク質が蛍光性又は酵素活性を維持していることを確認した。
Example 2
2. Purification of Fluorescent Protein or Enzyme Using Insolubilizing Tag In this example, the fusion protein of the insolubilizing tag according to the present invention and the fluorescent protein or enzyme is purified, and the purified fusion protein maintains its fluorescence or enzyme activity. Was confirmed.

実施例1と同様にして、蛍光タンパク質と不溶化タグとの融合タンパク質を合成した。蛍光タンパク質には、mVenus(VenusA206K, GenBank accession No. DQ092360.1)を用いた。クルードタンパク質溶液の蛍光(励起波長515nm, 蛍光波長528nm)を測定した結果を図9に示す。   In the same manner as in Example 1, a fusion protein of a fluorescent protein and an insolubilizing tag was synthesized. As the fluorescent protein, mVenus (Venus A206K, GenBank accession No. DQ092360.1) was used. The result of measuring the fluorescence of the crude protein solution (excitation wavelength 515 nm, fluorescence wavelength 528 nm) is shown in FIG.

不溶化タグを融合した蛍光タンパク質(N末端タグ)でも、タグ化していない蛍光タンパク質の半分程度の強度の蛍光が確認された。また、C末端に不溶化タグを融合した蛍光タンパク質でも、蛍光が確認された。   Even in the fluorescent protein fused with the insolubilizing tag (N-terminal tag), fluorescence having half the intensity of the fluorescent protein not tagged was confirmed. In addition, fluorescence was also confirmed in a fluorescent protein in which an insolubilizing tag was fused to the C-terminus.

また、実施例1と同様にして、脱リン酸化酵素及びリン酸化酵素と不溶化タグとの融合タンパク質を合成した。脱リン酸化酵素には、DUSP3、PTPN1、PTPN6を用いた。また、リン酸化酵素にはチロシンキナーゼWEE1、Hck1を用いた。各酵素のパブリックデータベースのアクセションナンバーを「表4」に示す。   Further, in the same manner as Example 1, a fusion protein of a dephosphorylation enzyme and a phosphorylation enzyme and an insolubilization tag was synthesized. As the phosphatase, DUSP3, PTPN1 and PTPN6 were used. In addition, tyrosine kinases WEE1 and Hck1 were used as phosphorylation enzymes. The accession numbers of public databases of each enzyme are shown in "Table 4".

以下の方法で、フォスファターゼ活性を測定した。実施例1と同様にしてクルードタンパク質溶液を遠心分離して精製タンパク質画分を得た。精製タンパク質画分については、精製度を高めるために、緩衝液(50mM Tris‐HCl,pH7.5)による再懸濁と遠心分離を各々2回繰り返して夾雑タンパク質を除去した。遠心分離後のペレットに緩衝液(50mMTris‐HCl, pH7.5)を3.0μl添加し、超音波処理を行って懸濁した。懸濁液とpNpp発色基質を用いて定法に従って、吸光度測定によりフォスファターゼ活性を測定した。   The phosphatase activity was measured by the following method. The crude protein solution was centrifuged as in Example 1 to obtain a purified protein fraction. For purified protein fractions, in order to increase the degree of purification, resuspension with buffer (50 mM Tris-HCl, pH 7.5) and centrifugation were repeated twice each to remove contaminating proteins. To the pellet after centrifugation, 3.0 μl of buffer solution (50 mM Tris-HCl, pH 7.5) was added and suspended by sonication. The phosphatase activity was measured by absorbance measurement according to a standard method using the suspension and the pNpp chromogenic substrate.

結果を図10に示す。DUSP3、PTPN1、PTPN6のそれぞれについて、クルードタンパク質溶液を遠心分離して得た上清画分の酵素活性をグラフ左に、不溶画分(精製タンパク質画分)の酵素活性をグラフ右に示す。いずれの酵素においても、不溶化タグとの融合タンパク質が活性を維持していることが確認された。   The results are shown in FIG. For each of DUSP3, PTPN1 and PTPN6, the enzyme activity of the supernatant fraction obtained by centrifuging the crude protein solution is shown on the left of the graph, and the enzyme activity of the insoluble fraction (purified protein fraction) on the right of the graph. In any of the enzymes, it was confirmed that the fusion protein with the insolubilizing tag maintains the activity.

以下の方法で、チロシンキナーゼ活性を測定した。実施例1と同様にしてクルードタンパク質溶液を遠心分離して得た精製タンパク質画分をLDSサンプルバッファー(ライフテクノロジーズ)に溶解後、NuPAGE電気泳動システム(ライフテクノロジーズ)による電気泳動とウェスタンブロッティングを行い、チロシンキナーゼの自己リン酸化能を評価した。1次抗体にはP−Tyr−100抗体(マウスIgG、セルシグナリング社)、2次抗体には抗マウスIgG抗体(ヒツジIgG、HRPラベル、GEヘルスケア)を用い、ECL−PLUS化学発光検出キット(GEヘルスケア)を用いて検出を行った。   The tyrosine kinase activity was measured by the following method. The purified protein fraction obtained by centrifuging the crude protein solution in the same manner as in Example 1 is dissolved in LDS sample buffer (Life Technologies), and electrophoresis and western blotting are carried out using the NuPAGE electrophoresis system (Life Technologies). The autophosphorylation ability of tyrosine kinase was evaluated. E-PLUS chemiluminescence detection kit using P-Tyr-100 antibody (mouse IgG, Cell Signaling) as the primary antibody and anti-mouse IgG antibody (sheep IgG, HRP label, GE Healthcare) as the secondary antibody Detection was performed using (GE Healthcare).

結果を図11に示す。レーン1はタグ化していないWEE1のクルードタンパク質画分、レーン2は不溶化タグ融合WEE1のクルードタンパク質溶液、レーン3は不溶化タグ融合WEE1の遠心分離した上清画分、レーン4は不溶化タグ融合WEE1の遠心分離した沈査の精製タンパク質画分である。また、レーン5はタグ化していないHck1のクルードタンパク質画分、レーン6は不溶化タグ融合Hck1のクルードタンパク質溶液、レーン7は不溶化タグ融合Hck1の遠心分離した上清画分、レーン8は不溶化タグ融合Hck1の遠心分離した沈査の精製タンパク質画分である。レーン4、8で抗リン酸化チロンシン抗体(P−Tyr−100抗体)と結合するバンド(図中丸印参照)が検出されており、いずれの酵素においても不溶化タグとの融合タンパク質が自己リン酸化能を維持していることが確認された。   The results are shown in FIG. Lane 1 is the crude protein fraction of untagged WEE1, lane 2 is the crude protein solution of insolubilized tag-fused WEE1, lane 3 is the centrifuged supernatant fraction of insolubilized tag-fused WEE1, lane 4 is the insolubilized tag-fused WEE1 It is a purified protein fraction of centrifuged sediment. Also, lane 5 is a crude protein fraction of Hck1 that is not tagged, lane 6 is a crude protein solution of insolubilized tag fusion Hck1, lane 7 is a supernatant fraction obtained by centrifugation of insolubilized tag fusion Hck1, and lane 8 is an insolubilized tag fusion Purified protein fraction of centrifuged sediment of Hck1. A band (see circle in the figure) binding to the anti-phosphorylated tironcin antibody (P-Tyr-100 antibody) is detected in lanes 4 and 8, and the fusion protein with the insolubilizing tag in any enzyme has autophosphorylation ability It was confirmed that the

本実施例の結果から、不溶化タグによるタンパク質のタグ化は当該タンパク質の蛍光性及び酵素活性に影響を与えないことが確認された。   From the results of this example, it was confirmed that tagging of a protein with an insolubilizing tag does not affect the fluorescence and enzyme activity of the protein.

<実施例3>
3.不溶化タグを用いた網羅的なタンパク質精製
本実施例では、本発明に係る不溶化タグを用いて、網羅的なタンパク質精製を行った。
Example 3
3. Exhaustive Protein Purification Using Insolubilizing Tag In this example, exhaustive protein purification was performed using the insolubilizing tag according to the present invention.

実施例1と同様にして、KEGG(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes, http://www.genome.jp/kegg/kegg_ja.html)に登録されている代謝系タンパク質の1026種類について、不溶化タグとの融合タンパク質を合成し、遠心分画法によって沈査画分に回収して精製を行った。   In the same manner as in Example 1, 1026 types of metabolic proteins registered in KEGG (Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes, http://www.genome.jp/kegg/kegg_ja.html) are combined with insolubilizing tags. The fusion protein was synthesized, recovered by centrifugation and collected in the sediment fraction for purification.

精製されたタンパク質についてタンパク質蛍光プレラベル法による電気泳動定量を行った結果を図12に示す。タンパク質蛍光プレラベル法は、アミンカップリングによってリジン残基に蛍光色素Cy5を導入することにより行った。   The results of electrophoresis quantification of the purified protein by protein fluorescent prelabeling method are shown in FIG. The protein fluorescent prelabeling method was performed by introducing a fluorescent dye Cy5 into a lysine residue by amine coupling.

<実施例4>
4.プロテインアレイの作製
本実施例では、本発明に係る不溶化タグを用いて精製されたタンパク質を基板に結合して、プロテインアレイを作製した。
Example 4
4. Preparation of Protein Array In this example, a protein purified by using the insolubilizing tag according to the present invention was bound to a substrate to prepare a protein array.

実施例1と同様にして、表5に示すタンパク質のORF配列がクローン化されたエントリークローンを用い、タンパク質(表5参照)と不溶化タグとの融合タンパク質を合成し、遠心分離によって沈渣(不溶画分)を精製タンパク質画分として得た。精製タンパク質画分については、溶解液(0.04%SDS(w/v)、0.1Mリン酸緩衝液(pH7.8))に懸濁し、1分程度振とう混和させた後、1分間の超音波処理(高周波出力160W,40kHz)を3回行い、不溶化タグ付きの精製タンパク質の可溶化液を得た。   In the same manner as in Example 1, a fusion protein of a protein (see Table 5) and an insolubilization tag was synthesized using an entry clone in which the ORF sequence of the protein shown in Table 5 was cloned, and the precipitate was separated by centrifugation Min) was obtained as a purified protein fraction. The purified protein fraction is suspended in a solution (0.04% SDS (w / v), 0.1 M phosphate buffer (pH 7.8)), shaken for about 1 minute, and mixed for 1 minute. Sonication (high-frequency output 160 W, 40 kHz) three times to obtain a solubilized protein of the purified protein with an insolubilized tag.

本実施例のプロテインアレイの基板として、Arrayit社製のSuperNHSと、GEヘルスケア社製のFAST Slide 1−Padの2種類の基板を用意した。各融合タンパク質を含む可溶化液を微量分注器あるいはピンツールを用いて各基板上にスポット状に付着させ、各基板の提供元のプロトコールに従い、融合タンパク質と基板表面との結合反応を起こさせた。また、後述する実施例5においてネガティブコントロール又はポジティブコントロールとするために、蛍光タンパク質のVenusと精製ヒトIgGについても、上記の基板に付着させた。   As a substrate of the protein array of this example, two types of substrates, Super NHS manufactured by Arrayit, and FAST Slide 1-Pad manufactured by GE Healthcare, were prepared. The lysate containing each fusion protein is spotted on each substrate using a microdispenser or pin tool, and the binding reaction between the fusion protein and the substrate surface is allowed to occur according to the protocol of the provider of each substrate. The In addition, in order to provide a negative control or a positive control in Example 5 described later, the fluorescent protein Venus and purified human IgG were also attached to the above substrate.

基板については、付着させたタンパク質を含む可溶化液を乾燥させた後、TBST(20mM Tris‐HCl(pH8.0),134mM NaCl,0.1%(v/v)Tween20)を用いて基板表面を洗浄して、基板表面に結合されなかったタンパク質を取り除き、プロテインアレイを完成させた。   For the substrate, after drying the lysate containing the attached protein, the substrate surface is prepared using TBST (20 mM Tris-HCl (pH 8.0), 134 mM NaCl, 0.1% (v / v) Tween 20). Were removed to remove proteins that were not bound to the substrate surface, and the protein array was completed.

<実施例5>
5.プロテインアレイによる自己抗体の検出
実施例4において作製されたプロテインアレイを用いて、血清中の自己抗体の検出を行った。
Example 5
5. Detection of Autoantibodies by Protein Array The protein array prepared in Example 4 was used to detect autoantibodies in serum.

自己抗体として抗TRIM21抗体と抗CT45A5抗体とが含まれるヒト血清を用意した。このヒト血清を3%(w/v)スキムミルクを含むTBSTで1000倍に希釈し、1次抗体溶液とした。実施例4で作製されたプロテインアレイについては、予め、3%(w/v)スキムミルクを含むTBSTに室温で1時間浸し、基板表面のブロッキングを行った。ブロッキングの後、基板の表面を1次抗体溶液に浸し、1次抗体溶液を振とうさせながら、室温に1時間置いた。その後、TBSTを用いて基板表面を洗浄した。   Human serum containing anti-TRIM21 antibody and anti-CT45A5 antibody was prepared as autoantibodies. This human serum was diluted 1000-fold with TBST containing 3% (w / v) skimmed milk to make a primary antibody solution. The protein array prepared in Example 4 was previously immersed in TBST containing 3% (w / v) skimmed milk at room temperature for 1 hour to perform blocking of the substrate surface. After blocking, the surface of the substrate was immersed in the primary antibody solution and left at room temperature for 1 hour while shaking the primary antibody solution. Thereafter, the substrate surface was cleaned using TBST.

1次抗体溶液に含まれる自己抗体を検出するために、2次抗体として、蛍光色素Alexa647で標識された抗ヒトIgG抗体を用意し、この抗ヒトIgG抗体を3%(w/v)スキムミルクを含むTBSTで1000倍に希釈したものを2次抗体溶液とした。基板の表面を2次抗体溶液に浸し、2次抗体溶液を振とうさせながら、室温に1時間置いた。その後、TBSTを用いて基板表面を洗浄した。2次抗体による処理後、蛍光スキャナーを用いて、励起波長を635nmとし、SuperNHSのプロテインアレイについてはPMTを420Vで、FAST Slideの基板については、PMTを200Vで、各々基板表面から発せられる蛍光を測定した。   In order to detect autoantibodies contained in the primary antibody solution, prepare an anti-human IgG antibody labeled with fluorescent dye Alexa 647 as a secondary antibody, and use this anti-human IgG antibody as a 3% (w / v) skim milk What was diluted 1000 times with TBST containing was made into the secondary antibody solution. The surface of the substrate was immersed in the secondary antibody solution, and the secondary antibody solution was placed at room temperature for 1 hour while shaking. Thereafter, the substrate surface was cleaned using TBST. After treatment with the secondary antibody, using a fluorescence scanner, the excitation wavelength is 635 nm, PMT is 420 V for Super NHS protein array, and 200 V for PMT for FAST Slide substrate, and the fluorescence emitted from the substrate surface is It was measured.

本実施例の結果を図13〜図16に示す。図13及び図14は、基板上の各タンパク質が付着したスポットから発せられる蛍光の測定結果である。図13は、基板としてSuperNHSを用いた結果を示し、図14は、基板としてFAST Slide 1−Padを用いた結果を示す。また、図15は、図13に示す各スポットの蛍光強度を数値化したグラフであり、図16は、図14に示す各スポットの蛍光強度を数値化したグラフである。なお、図14中矢頭で示すスポットは、基板へのタンパク質の結合が不十分であった部分のため、蛍光の測定対象から除外した。   The results of this example are shown in FIGS. FIG. 13 and FIG. 14 show the measurement results of the fluorescence emitted from the spot to which each protein is attached on the substrate. FIG. 13 shows the result of using SuperNHS as a substrate, and FIG. 14 shows the result of using FAST Slide 1-Pad as a substrate. Moreover, FIG. 15 is a graph which quantified fluorescence intensity of each spot shown in FIG. 13, and FIG. 16 is a graph which quantified fluorescence intensity of each spot shown in FIG. The spots indicated by arrows in FIG. 14 were excluded from the measurement targets of fluorescence because they were portions where the protein binding to the substrate was insufficient.

図13〜図16に示すように、血清中に自己抗体が含まれるTRIM21及びCT45A5のスポットでは、2次抗体由来の蛍光が測定された。また、測定された蛍光強度は、基板に付着されたタンパク質の量に比例した。このことは、基板に結合したタンパク質に1次抗体が特異的に結合していることを示している。一方、血清に抗体が含まれていないタンパク質であるMGLLのスポットについては、測定された蛍光強度が、上記のTRIM21又はCT45A5のスポットで測定された蛍光強度に比べ低くかった。また、ポジティブコントロールである精製ヒトIgGのスポットでは、TRIM21と同程度の蛍光強度が測定された。一方、ネガティブコントロールであるVenusのスポットでは、測定された蛍光強度は、上記のMGLLのスポットと同程度であった。   As shown in FIG. 13 to FIG. 16, in the TRIM 21 and CT 45 A 5 spots in which autoantibodies are contained in serum, the fluorescence from the secondary antibody was measured. Also, the measured fluorescence intensity was proportional to the amount of protein attached to the substrate. This indicates that the primary antibody is specifically bound to the protein bound to the substrate. On the other hand, for the spots of MGLL, which is a protein containing no antibody in serum, the measured fluorescence intensity was lower than the fluorescence intensity measured with the above-mentioned TRIM 21 or CT 45 A 5 spots. Moreover, in the spot of the purified human IgG which is a positive control, the fluorescence intensity comparable to TRIM21 was measured. On the other hand, in the spot of Venus which is a negative control, the measured fluorescence intensity was comparable to the above-mentioned spot of MGLL.

本実施例の結果から、本発明に係る不溶化タグを用いて精製されたタンパク質は、プロテインアレイを用いた解析において抗体による特異的な検出に適する程度に精製されていることが確認された。従って、本発明に係る不溶化タグを用いて精製されたタンパク質は、基板上に結合させることによって、プロテインアレイに用いることが可能である。   From the results of this example, it was confirmed that the protein purified using the insolubilizing tag according to the present invention is purified to an extent suitable for specific detection with an antibody in analysis using a protein array. Therefore, proteins purified using the insolubilizing tag according to the present invention can be used for protein arrays by binding them on a substrate.

<実施例6>
6.不溶化タグを用いたタンパク質の精製(大腸菌細胞内発現系)
本実施例では、大腸細胞内発現系を用いて、本発明に係る不溶化タグとGSTとの融合タンパク質の精製を行った。
Example 6
6. Purification of protein using insolubilization tag (E. coli intracellular expression system)
In this example, a fusion protein of the insolubilized tag according to the present invention and GST was purified using a colonic cell in-cell expression system.

本実施例では、図17に示す大腸菌発現用ベクター(pDEST15)を用いた。図17Aは、不溶化タグが付加されたGSTを合成するためのベクターである。一方、図17Bは、GSTのみを合成するためのベクターのである。図17A及び図17Bに示すベクターを大腸菌に導入し、形質転換された大腸菌を得た。形質転換された大腸菌を一晩37℃で培養し、得られた大腸菌培養液をOD600が0.5となるように希釈した後、この希釈液において、濃度が0.1%となるようにL−arabinoseを加えて発現誘導を開始した。発現誘導直後(0時間)と発現誘導後3時間の時点で各々希釈液を回収し、遠心分離によって菌体を回収した。 In this example, an E. coli expression vector (pDEST15) shown in FIG. 17 was used. FIG. 17A is a vector for synthesizing GST to which an insolubilization tag has been added. On the other hand, FIG. 17B is a vector for synthesizing only GST. The vectors shown in FIGS. 17A and 17B were introduced into E. coli to obtain transformed E. coli. The transformed E. coli is cultured overnight at 37 ° C., and the resulting E. coli culture solution is diluted to an OD 600 of 0.5, and then the concentration is 0.1% in this dilution. L-arabinose was added to initiate expression induction. Dilutions were collected immediately after induction of expression (0 hour) and 3 hours after induction of expression, and cells were collected by centrifugation.

得られた菌体に100μlのPBSを加え、再懸濁し、1分間の超音波処理(高周波出力160W,40kHz)を20回行った。超音波処理の後、菌体を含む懸濁液については、一部をそのままSDS−PAGEに用いた。また、懸濁液を19000xg、20分、4℃で遠心分離し、上清と沈査を得た。これらの上清と沈査についてもSDS−PAGEに用いた。   100 μl of PBS was added to the obtained cells, resuspended, and subjected to 20 times of 1 minute sonication (high frequency output 160 W, 40 kHz). After the sonication, a part of the suspension containing cells was used for SDS-PAGE as it was. Also, the suspension was centrifuged at 19000 × g for 20 minutes at 4 ° C. to obtain a supernatant and a sediment. These supernatants and sediments were also used for SDS-PAGE.

本実施例の結果を図18に示す。発現後3時間において、図17Aに示すベクターが導入された大腸菌から得られた懸濁液において、C末に不溶化タグが付加されたGSTと判断される分子量の位置にバンドが認められた(図18A、T参照)。一方、図17Bに示すベクターが導入された大腸菌から得られた懸濁液において、GSTと判断される分子量の位置にバンドが認められた(図18B、T参照)。   The results of this example are shown in FIG. At 3 hours after expression, in the suspension obtained from E. coli into which the vector shown in FIG. 17A was introduced, a band was observed at the position of the molecular weight judged to be GST with the insolubilization tag added to the C end (Fig. 18A, T). On the other hand, in the suspension obtained from E. coli into which the vector shown in FIG. 17B was introduced, a band was observed at the position of molecular weight judged to be GST (see FIG. 18B, T).

また、懸濁液を遠心して得られた上清と沈査については、C末に不溶化タグが付加されたGSTは、ほぼ全て沈査(図18A、矢頭参照)に認められた。一方、GSTは、ほぼ全て上清(図18B、矢頭参照)に認められた。   In addition, with respect to the supernatant obtained by centrifuging the suspension and the sedimentation, GST in which the insolubilization tag was added to the C end was almost entirely recognized in the sedimentation (see FIG. 18A, arrowhead). On the other hand, GST was almost entirely found in the supernatant (see FIG. 18B, arrowhead).

本実施例の結果から、本発明に係る不溶化タグは、大腸菌細胞発現系を用いてタンパク質を合成した場合であっても、不溶化タグが付加された融合タンパク質を不溶化させることが確認された。   From the results of this example, it was confirmed that the insolubilizing tag according to the present invention insolubilizes the fusion protein to which the insolubilizing tag is added, even when the protein is synthesized using an E. coli cell expression system.

<試験例1>
7.不溶化タグのドメイン化
本試験例では、MafGタンパク質のアミノ酸全長のうち、特に不溶性に寄与している部分配列(ドメイン)を同定した。
<Test Example 1>
7. Domainization of Insolubilization Tag In this test example, a partial sequence (domain) that contributes particularly to insolubility among the full-length amino acids of the MafG protein was identified.

MafGタンパク質のアミノ酸全長を3つのドメインに分割し、ドメインAをN末端から1〜55番目のアミノ酸、ドメインBをN末端から56〜109番目のアミノ酸、ドメインCをN末端から110〜162番目のアミノ酸とした(図19参照)。全長、ドメインAのみ、ドメインA及びドメインB、ドメインBのみ、ドメインB及びドメインC、ドメインCのみのアミノ酸配列からなる5種類の不溶化タグを発現可能なベクターを構築した。各不溶化タグのN末端にはメチオニンが付加されている。ベクターのORFsには、蛍光タンパク質mVenusあるいは可溶性の高いタンパク質であるGSTのcDNAを挿入した。これらのベクターを用いてコムギ無細胞系で融合タンパク質を合成し、遠心分離後、SDS−PAGEを行った。   The full length amino acid of MafG protein is divided into 3 domains, domain A is amino acid 1 to 55 from the N terminus, domain B is amino acid 56 to 109 from the N terminus, and domain C is 110 to 162 from the N terminus It was an amino acid (see FIG. 19). A vector capable of expressing five types of insolubilization tags consisting of the amino acid sequences of full-length, only domain A, domain A and domain B, only domain B, domain B and domain C, and only domain C was constructed. Methionine is added to the N terminus of each insolubilizing tag. In the ORFs of the vector, cDNA of fluorescent protein mVenus or GST which is a highly soluble protein was inserted. Fusion proteins were synthesized in a wheat cell-free system using these vectors, centrifuged, and subjected to SDS-PAGE.

5種類の不溶化タグ間での回収量を比較した結果を図20に示す。Venusとの融合タンパク質及びGSTとの融合タンパク質のいずれにおいても、ドメインB及びドメインCのアミノ酸配列からなる不溶化タグ(B+C)は、全長アミノ酸配列からなる不溶化タグ(MG)と同程度の回収量であった。これに対して、ドメインAのみ(A)、ドメインA及びドメインB(A+B)、ドメインBのみ(B)、ドメインCのみ(C)のアミノ酸配列からなる不溶化タグでは、全長アミノ酸配列からなる不溶化タグ(MG)に比して回収量が減少した。この結果から、MafGタンパク質のアミノ酸全長のうち特にドメインB及びドメインCが不溶性に寄与しており、不溶化タグはドメインB及びドメインCの107残基まで縮小化しても機能できることが明らかとなった。   The result of having compared the recovery amount between five types of insolubilized tags is shown in FIG. In any of the fusion protein with Venus and the fusion protein with GST, the insolubilization tag (B + C) consisting of the amino acid sequences of domain B and domain C has a recovery amount similar to that of the insolubilization tag (MG) consisting of the full length amino acid sequence there were. On the other hand, in the insolubilizing tag consisting of the amino acid sequence of only domain A (A), domain A and domain B (A + B), only domain B (B), only domain C (C), the insolubilizing tag consisting of the full length amino acid sequence Recovery amount decreased compared to (MG). From these results, it was revealed that domain B and domain C among the total amino acid lengths of the MafG protein contribute to insolubility, and the insolubilization tag can function even if it is reduced to 107 residues of domain B and domain C.

<試験例2>
8.プロテアーゼ切断部位の挿入
本試験例では、試験例1で得られたドメインB及びドメインCのアミノ酸配列にプロテアーゼによる切断部位となるアミノ酸を挿入し、不溶化タグのアミノ酸配列の改変を行った。
Test Example 2
8. Insertion of Protease Cleavage Site In this test example, the amino acid sequence to be a cleavage site by protease was inserted into the amino acid sequence of domain B and domain C obtained in Test Example 1, and the amino acid sequence of the insolubilization tag was modified.

MafGタンパク質のアミノ酸全長(配列番号1)からなる不溶化タグをVersion1とし、ドメインB及びドメインCのアミノ酸配列に10個のアルギニンを挿入したVersion2(配列番号3)、Version2にさらに7個のアルギニンを挿入したVersion3(配列番号4)の不溶化タグを作成した。各不溶化タグの具体的なアミノ酸配列は、図3を参照できる。Version2の不溶化タグは、トリプシン処理後に得られるタグ由来ペプチドの長さが6残基以下となるようにアルギニンを挿入付加したものである。Version3の不溶化タグは、さらに多くのアルギニンを挿入付加したものである。   The insolubilization tag consisting of the amino acid full-length (SEQ ID NO: 1) of MafG protein is Version 1, Version 2 (SEQ ID NO: 3) in which 10 arginines are inserted in the amino acid sequence of domain B and domain C, and 7 arginines are inserted in Version 2 An insolubilized tag of Version 3 (SEQ ID NO: 4) was prepared. The specific amino acid sequence of each insolubilization tag can be referred to FIG. The insolubilizing tag of Version 2 is one in which arginine is inserted and added such that the length of the tag-derived peptide obtained after trypsin treatment is 6 residues or less. The insolubilizing tag of Version 3 is one in which more arginine is inserted and added.

これらの不溶化タグと12種のタンパク質(表6参照)との融合タンパク質を発現可能なベクターを用いてコムギ無細胞系でタンパク質合成を行い、遠心分離後、SDS−PAGEを行って融合タンパク質の回収量を比較した。   Protein synthesis is performed in a wheat cell-free system using a vector capable of expressing a fusion protein of these insolubilization tag and 12 kinds of proteins (see Table 6), centrifuged, and subjected to SDS-PAGE to recover the fusion protein The amounts were compared.


(表中のレーン番号は、図21中のレーン番号に対応する。パブリックデータベースEnsemblはhttp://asia.ensembl.org/index.htmlを参照できる)

(The lane numbers in the table correspond to the lane numbers in Figure 21. The public database Ensembl can refer to http://asia.ensembl.org/index.html)

結果を図21に示す。図21AはVersion1、図21BはVersion2、図21CはVersion3の不溶化タグとの融合タンパク質のSDS−PAGEの結果を示す。Version2の不溶化タグでは、Version1の不溶化タグと同等のタンパク質回収率が得られた。一方、Version3の不溶化タグでは、Version1の不溶化タグに比してタンパク質回収率がやや低下した。この結果から、不溶化タグのアミノ酸配列として試験例1でドメイン化された最短のアミノ酸配列(107残基)を用いる場合、プロテアーゼによる切断部位となるアミノ酸の好適な挿入数は17未満であることが示唆された。挿入するアミノ酸を多くするほどプロテアーゼ処理後に得られるタグ由来ペプチドの長さを短くできるが、多くし過ぎると不溶化タグの不溶性が低下し、融合タンパク質の可溶性が高まって遠心分離による回収効率が低下する場合があることが示唆された。   The results are shown in FIG. Fig. 21A shows the results of SDS-PAGE of a fusion protein with the insolubilizing tag of Version 1, Fig. 21B that of Version 2 and Fig. 21C that of Version 3. With the insolubilized tag of Version 2, a protein recovery rate equivalent to that of the insolubilized tag of Version 1 was obtained. On the other hand, in the insolubilized tag of Version 3, the protein recovery rate was slightly lower than that of the insolubilized tag of Version 1. From this result, when the shortest amino acid sequence (107 residues) domainized in Test Example 1 is used as the amino acid sequence of the insolubilization tag, the preferred number of insertions of amino acids to be cleavage sites by protease is less than 17 It was suggested. The more amino acids to be inserted, the shorter the length of the tag-derived peptide obtained after protease treatment, but if it is too much, the insolubilization tag's insolubility decreases and the fusion protein's solubility increases and the recovery efficiency by centrifugation decreases. It was suggested that there is a case.

<試験例3>
9.タグ化タンパク質の再可溶化条件の検討
不溶化画分として回収された不溶化タグが付加された融合タンパク質(タグ化タンパク質)の再可溶化について、適切な溶媒を検討した。
<Test Example 3>
9. Examination of Resolubilization Conditions of Tagged Protein The appropriate solvent was examined for resolubilization of the fusion protein (tagged protein) to which the insolubilized tag was recovered as the insolubilized fraction (tagged protein).

実施例1と同様にして、蛍光タンパク質mVenus(VenusA206K, GenBank accession No. DQ092360.1)と不溶化タグとの融合タンパク質を、コムギ無細胞発現系を用いて合成した。また、immunoglobulin heavy chain gamma 3 constant region(IgHG3, GenBank accession No. AK097355)のORF配列がクローン化されたエントリークローン(エントリークローンID FLJ40036AAAF)を用い、IgHG3と不溶化タグとの融合タンパク質を、同じくコムギ無細胞発現系を用いて合成した。   In the same manner as in Example 1, a fusion protein of the fluorescent protein mVenus (Venus A206K, GenBank accession No. DQ092360.1) and the insolubilizing tag was synthesized using a wheat cell-free expression system. Also, using the entry clone (entry clone ID FLJ40036AAAF) into which the ORF sequence of immunoglobulin heavy chain gamma 3 constant region (IgHG3, GenBank accession No. AK097355) has been cloned, the fusion protein of IgHG3 and the insolubilization tag is also used without wheat. It was synthesized using a cell expression system.

合成されたタグ化タンパク質を含む懸濁液については、19,000xg、20分、4℃の条件で遠心分離を行い、タグ化タンパク質を不溶化画分として回収した。得られた不溶化画分には、表7に示す溶媒のうち、何れか一種類の溶媒を加え、1分間振とう混和後、1分間の超音波処理(高周波出力160W、40kHz)を3回行った。タグ化タンパク質を含む懸濁液を再び19,000xg、20分、4℃で遠心分離し、上清をタグ化タンパク質の溶解液とした。
The suspension containing the synthesized tagged protein was centrifuged under the conditions of 19,000 × g, 20 minutes, 4 ° C. to collect the tagged protein as an insolubilized fraction. One of the solvents shown in Table 7 is added to the obtained insolubilized fraction, and after mixing with shaking for 1 minute, ultrasonication (high frequency output 160 W, 40 kHz) is performed 3 times for 1 minute. The The suspension containing the tagged protein was centrifuged again at 19,000 × g for 20 minutes at 4 ° C., and the supernatant was used as a lysate of the tagged protein.

タグ化タンパク質の溶解液については、SDS−PAGEを行い、泳動後のゲルをクマシーブリリアントブルー(CBB)で染色し、融合タンパク質に由来するバンドの発色強度を測定した。また、所定の濃度でウシ血清アルブミン(BSA)を含むBSA溶解液を用いて、タンパク質の量に対するCBBの発色強度を示す検量線を得た。この検量線に基づき、タグ化タンパク質の溶解液に含まれるタグ化タンパク質の量を算出し、不溶化画分に回収された後に再度可溶化されたタグ化タンパク質の割合を調べた。   The lysate of the tagged protein was subjected to SDS-PAGE, the gel after electrophoresis was stained with Coomassie Brilliant Blue (CBB), and the color intensity of the band derived from the fusion protein was measured. Also, using a BSA solution containing bovine serum albumin (BSA) at a predetermined concentration, a calibration curve showing the color intensity of CBB with respect to the amount of protein was obtained. Based on this calibration curve, the amount of tagged protein contained in the solution of tagged protein was calculated, and the percentage of tagged protein re-solubilized after being recovered in the insolubilized fraction was examined.

本試験例の結果を表8に示す。なお、表中「−」は、未検討を示す。表8に示すように、mVenusと不溶化タグとの融合タンパク質は、溶媒2、11、12、15を用いた場合、ほぼ再可溶化することができなかった。また、IgHG3と不溶化タグとの融合タンパク質は、溶媒1、4〜8を用いた場合、ほぼ再可溶化することができなかった。一方、溶媒10、18、23を用いた場合には、両方の融合タンパク質について、不溶化画分に回収された融合タンパク質がほぼ全量再可溶化された。   The results of this test example are shown in Table 8. In addition, "-" in a table | surface shows unexamined. As shown in Table 8, the fusion protein of mVenus and the insolubilizing tag could hardly be resolubilized when solvents 2, 11, 12 and 15 were used. Moreover, the fusion protein of IgHG3 and the insolubilizing tag was hardly able to be resolubilized when solvents 1 and 4 to 8 were used. On the other hand, when solvents 10, 18 and 23 were used, almost all of the fusion protein recovered in the insolubilized fraction was resolubilized for both fusion proteins.

また、溶媒16〜20における可溶化率に示すように、SDSの濃度が0.04〜1%(w/v)の範囲で含まれる溶媒を用いた場合、不溶化画分に回収されたVenusと不溶化タグとの融合タンパク質は、ほぼ全て再可溶化された(表8)。さらに、溶媒21〜24における可溶化率に示すように、0.04%(w/v)の濃度でSDSを含む溶媒では、pH7.8〜pH9.2において、タグ化タンパク質の可溶化率が高く、不溶化画分に回収されたIgHG3と不溶化タグとの融合タンパク質は、ほぼ全量再可溶化された(表8)。   In addition, as shown in the solubilization rate in the solvents 16 to 20, when the solvent containing the concentration of SDS in the range of 0.04 to 1% (w / v) is used, the Venus recovered in the insolubilized fraction and The fusion protein with the insolubilizing tag was almost completely resolubilized (Table 8). Furthermore, as shown by the solubilization rate in solvents 21-24, in the solvent containing SDS at a concentration of 0.04% (w / v), the solubilization rate of the tagged protein is between pH 7.8 and pH 9.2. The fusion protein of IgHG3 and the insolubilizing tag recovered in the insolubilized fraction was almost completely resolubilized (Table 8).

<試験例4>
10.溶媒による不溶化タグとの融合タンパク質の再可溶化
試験例3において検討された溶媒23(表7参照)について、さらに複数の、不溶化タグとの融合タンパク質(タグ化タンパク質)の再可溶化に適しているか検証した。
<Test Example 4>
10. Resolubilization of Fusion Protein with Insolubilized Tag by Solvent The solvent 23 (see Table 7) examined in Test Example 3 is further suitable for resolubilization of a plurality of fusion proteins with insolubilized tag (tagged protein) I verified it.

実施例1と同様にして、表9に示すタンパク質のORF配列がクローン化されたエントリークローンを用い、タンパク質(表9参照)と不溶化タグとの融合タンパク質を合成し、遠心分離によって沈渣(不溶画分)を精製タンパク質画分として得た。精製タンパク質画分へ、試験例3と同様に溶媒23を添加し、タグ化タンパク質の溶解液を得た。溶解液に含まれるタグ化タンパク質の定量は、試験例3と同様に行った。   In the same manner as in Example 1, a fusion protein of a protein (see Table 9) and an insolubilization tag was synthesized using an entry clone into which the ORF sequence of the protein shown in Table 9 was cloned, and centrifuged to precipitate (insoluble fraction) Min) was obtained as a purified protein fraction. The solvent 23 was added to the purified protein fraction in the same manner as in Test Example 3 to obtain a solution of tagged protein. The quantification of the tagged protein contained in the solution was carried out in the same manner as in Test Example 3.

不溶化タグが付加された28種類のタンパク質(表9)は、不溶化画分に含まれる量に対しほぼ全量が溶媒23によって再可溶化された。本試験例の結果から、本発明に係るプロテインタグが付加されたタグ化タンパク質は、不溶化画分に回収された後に、SDSを0.04%(w/v)の濃度で含む溶媒を用いることによって再可溶化が可能であることが確認された。   The 28 types of proteins to which the insolubilization tag was added (Table 9) were almost completely resolubilized by the solvent 23, relative to the amount contained in the insolubilized fraction. From the results of this test example, after the tagged protein to which the protein tag according to the present invention is added is recovered in the insolubilized fraction, a solvent containing SDS at a concentration of 0.04% (w / v) is used. Confirmed that resolubilization is possible.

本発明に係るプロテインタグ等によれば、組換えタンパク質を高収率かつ簡便に回収でき、網羅的なタンパク質精製が可能となる。従って、本発明に係るプロテインタグ等は、医学、薬学及び生物学等の分野におけるタンパク質やペプチド、抗タンパク質抗体などを用いた基礎研究及び臨床研究に利用できる。   According to the protein tag and the like according to the present invention, recombinant protein can be recovered easily with high yield, and comprehensive protein purification becomes possible. Therefore, the protein tag and the like according to the present invention can be used for basic research and clinical research using proteins, peptides, anti-protein antibodies and the like in the fields of medicine, medicine, biology and the like.

Claims (1)

質量分析の目的タンパク質と、MafGタンパク質由来の配列番号4に示すアミノ酸配列からなるプロテインタグと、の融合タンパク質をトリプシン処理して得られるタグ化ペプチドを含むペプチド混合物である、前記目的タンパク質の質量分析用標準ペプチド。
Mass spectrometry of the target protein, which is a peptide mixture containing a tagged peptide obtained by trypsinizing a fusion protein of the target protein of mass spectrometry and a protein tag consisting of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 4 derived from MafG protein Standard peptide.
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